Глава 13 Внесение изменений

Глава 13

Внесение изменений

В 1821 году состоялась премьера оперы композитора Карла Марии фон Вебера «Вольный стрелок». Герой оперы, Макс, хочет жениться на Агате и, дабы произвести впечатление на отца девушки, намерен победить на состязании стрелков. Отчаянно боясь потерять возлюбленную, юноша продает душу дьяволу за семь волшебных пуль, которые с гарантией попадут в цель. Максу удается не только завоевать руку Агаты, но и ускользнуть от дьявола, так что у оперы счастливый финал.

В 1940 году компания Warner Bros. Entertainment выпустила фильм «Волшебная пуля доктора Эрлиха» – художественную версию биографии немецкого врача и ученого Поля Эрлиха. В 1908 году он (совместно с Мечниковым) получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свои исследования иммунной системы. Однако Эрлих не стал почивать на лаврах. Возглавляемый им институт разработал первые препараты для борьбы с сифилисом, облегчив страдания миллионов. По сути, Эрлих первым синтезировал химическим путем лекарство от болезни, тем самым открыв дорогу химиотерапии и фармацевтической промышленности. В работе он руководствовался собственной теорией «волшебной пули»: возможно, на такое название его как раз и вдохновила популярная опера Вебера. Сначала Эрлих представил себе (а потом уже открыл) химические вещества, которые будут убивать бактерии, щадя при этом другие клетки – подобно магической пуле, безошибочно поражающей цель.

Образ пули иллюстрирует два важных принципа, которые применимы ко всем методикам терапии, не только к медикаментозным. Первый принцип: должна существовать определенная мишень. Второй: в идеальном случае врачебное вмешательство должно избирательно поражать лишь эту мишень: иными словами, не должно возникать побочных эффектов. Эти принципы, впрочем, не соблюдаются нашими средствами от мозговых недугов: как ни печально, они до сих пор остаются довольно примитивными. Скальпель хирурга представляется безнадежно грубым инструментом для изменения деликатной структуры мозга, хотя иногда другого способа у нас попросту нет. Вы уже знаете, что нейрохирурги лечат острую эпилепсию, просто вырезая ту часть мозга, которая порождает припадки. Но чересчур рьяное выполнение операции может привести к катастрофическим последствиям, как вы уже видели на примере А. М. Чтобы свести к минимуму побочные эффекты, важно нацелиться на как можно меньший участок мозга.

Операция по лечению эпилепсии просто удаляет нейроны из коннектома. Другие процедуры направлены на то, чтобы разрывать «провода» нейронов, при этом не уничтожая их самих. В первой половине XX века хирурги пытались лечить различные психозы путем разрушения белого вещества, соединяющего лобную долю с остальными частями мозга. Печально знаменитая «фронтальная лоботомия» в конце концов перестала пользоваться доверием, и ей на смену пришли антипсихотические медикаменты. Однако психохирургию практикуют и по сей день – как последнее средство, когда все иные методы лечения оказываются неэффективными.

Прежде чем рассмотреть другие типы лечебных вмешательств такого рода, я предпочел бы сделать шаг назад и помечтать об идеальном. Я уже отмечал, что причиной определенных психических расстройств могут служить коннектопатии. Если это так, для разработки оптимального метода лечения потребуется вначале выявить нормальные рисунки связей. Если вы коннектомный детерминист, эта задача может показаться вам безнадежной. Но даже если вы настроены более оптимистично, вы всё же не станете отрицать, что сложность структуры мозга ошеломляет всякого. Даже просто увидеть коннектомы уже само по себе достаточно непросто, а уж заменить их, судя по всему, куда труднее. Не совсем ясно, каким образом наши нынешние технологии сумеют справиться с таким вызовом.

Однако природа сама снабдила мозг механизмами изменения коннектомов – четырьмя процессами: изменением синаптического веса (ИСВ), рекомбинацией нейронов, переподключением нейронных связей и регенерацией. А поскольку четырьмя процессами управляют гены и другие молекулярные структуры, они-то и могут служить мишенями для лекарств. Вряд ли вы удивитесь самой идее о коннектоме как о мишени для медикаментов, ведь вы уже прочли изрядную часть моей книги. Но вы, вероятно, зададитесь вопросом, согласуется ли эта идея с тем, что вы уже знаете из других источников.

Согласно хорошо известным теориям, берущим начало еще в 1960-х годах, определенные психические расстройства вызывает избыток или недостаток нейротрансмиттера, недаром больной получает облегчение, принимая лекарства, меняющие содержание нейротрансмиттера в организме. Так, депрессию приписывают нехватке серотонина. Специалисты полагают, что ее можно облегчить, вводя больному лекарства-антидепрессанты – скажем, тот же флуоксетин, больше известный под названием «прозак». Считается, что такие препараты увеличивают содержание серотонина в организме, препятствуя тому, чтобы нейроны «всасывали» его молекулы обратно после того, как секретировали их. Вспомните, сколько «уборочных» и «чистящих» механизмов существует для того, чтобы нейротрансмиттеры не болтались в синаптической щели дольше положенного времени.

Но тут-то и кроется проблема, которую не может объяснить вышеизложенная теория. Флуоксетин сразу же оказывает воздействие на уровень серотонина, однако настроение пациента улучшается лишь спустя несколько недель после начала приема лекарства. Что служит причиной столь долгой отсрочки? Согласно одной из гипотез, резкое повышение содержания серотонина вызывает в мозгу другие изменения, и они-то как раз более долгосрочны. Возможно, именно они и облегчают депрессию. Но какие это могут быть изменения? Нейробиологи давно изучают воздействие флуоксетина на четыре процесса коннектомных изменений. Они обнаружили, что этот препарат способствует возникновению новых синапсов, нейритов и нейронов гиппокампа. Более того (как я уже отмечал в разговоре о переподключении), флуоксетин восстанавливает пластичность зрительной зоны V1 у взрослых – возможно, благодаря стимулированию кортикального переподключения.

Это еще не доказывает, что противодепрессивное действие данного вещества основано на изменениях коннектома, однако сам этот факт позволяет нейробиологам рассмотреть такую идею.

В этой главе я буду говорить о перспективах поиска новых препаратов, которые будут избирательным образом воздействовать на коннектомы при лечении психических расстройств. Однако следует подчеркнуть, что при этом важны и другие методы лечения. Лекарства могут лишь усилить потенциал изменений. Чтобы произошли реальные позитивные сдвиги, прием медикаментов должен сочетаться с определенным режимом, корректирующим модели поведения и мышления. Такое сочетание могло бы заставить четыре процесса изменить коннектомы в лучшую сторону. На мой взгляд, оптимальный способ изменить мозг – помочь ему измениться.

* * *

Несомненно, появление соответствующих препаратов стало огромным шагом вперед на пути лечения психических заболеваний. Антипсихотические медикаменты избавляют от наиболее острых симптомов шизофрении – от иллюзий и галлюцинаций. Антидепрессанты зачастую позволяют людям, склонным к самоубийству, вести нормальную жизнь. Но у ныне существующих лекарств всё же есть свои ограничения. Сумеем ли мы отыскать новые, еще более эффективные средства?

Среди наиболее эффективных лекарств – те, что помогают бороться с инфекционными заболеваниями. Пенициллин и другие антибиотики убивают бактерии, прокалывая отверстия в их внешних мембранах. Вакцина состоит из молекул, делающих иммунную систему более бдительной по отношению к бактериям или вирусам определенного типа. Иными словами, антибиотик «корректирует» инфекцию, тогда как вакцина ее предотвращает.

Эти две стратегии применимы и для мозговых недугов. Рассмотрим сначала профилактические методы. При инсульте большинство нейронов остаются живыми: дегенерация и гибель поврежденных нейронов происходят позже. Нейробиологи занимаются поиском «нейрозащитных» средств, которые свели бы к минимуму поражение нейронов сразу после инсульта, тем самым предотвратив их последующую гибель. Такая же стратегия приложима и к заболеваниям, которые по невыясненным причинам разрушают нейроны. Так, никто пока точно не знает, почему при болезни Паркинсона дегенерируют и отмирают нейроны, вырабатывающие допамин. Исследователи предполагают, что эти нейроны оказываются под своего рода давлением, и надеются создать лекарства, которые это давление облегчат.

Некоторые разновидности болезни Паркинсона вызваны дефектами гена, кодирующего белок под названием паркин. Очевидный метод лечения – заменить «неправильный» ген. Ученые пытаются проделать это, встраивая «правильный» вариант данного гена в вирус и затем вводя вирус в мозг. Они надеются, что в мозгу он заразит нейроны, вырабатывающие допамин, и тем самым защитит их от дегенерации. Такой метод генетической терапии болезни Паркинсона проверяли пока лишь на крысах и обезьянах, опыты на людях еще не проводились.

Гибель нейрона – последняя стадия его дегенерации, а его дегенерация обычно весьма растянута во времени. Можно сравнить этот процесс с медленным угасанием больного. Сначала он просто слаб, затем на него обрушиваются всё более серьезные болезни. Чтобы найти ключи к решению проблемы, ученые пристально следят за различными стадиями процесса дегенерации нейронов, подобно тому как терапевт наблюдает за развитием симптомов у своего пациента.

Такие наблюдения полезны, ибо сужают поле поиска молекул, служащих причиной дегенерации нейронов и являющихся потенциальной мишенью для нейрозащитных препаратов будущего. Кроме того, подобные наблюдения позволяют обнаружить те участки, где начинается дегенерация. Очень важно заметить их вовремя: врачебное вмешательство на ранних стадиях, как правило, гораздо эффективнее, чем попытки предотвратить гибель клетки позже. Раннее вмешательство важно также и при лечении когнитивных расстройств, которые часто возникают задолго до массового отмирания нейронов. Соответствующие симптомы могут проявляться из-за того, что связи между нейронами разрушаются задолго до гибели нейронов.

Короче говоря, важно более четко видеть процесс дегенерации нейронов, притом желательно – еще на самой ранней его стадии. Нам помогут в этом изображения, получаемые методами коннектомики. Серийная электронная микроскопия покажет, как именно разрушается нейрон. Мы получим и более точную информацию о том, нейроны каких типов при этом оказываются поражены и когда. Всё это должно помочь нам в поиске способов предотвращение нейродегенерации.

А сумеем ли мы найти способы предотвратить болезни нейроразвития? Для этого мы должны научиться диагностировать их на как можно более ранней стадии, еще до того, как развитие нейронов слишком отклонится от правильного курса. Еще когда эмбрион находится в утробе, можно сделать генетический тест, позволяющий определить, насколько высока вероятность развития аутизма и шизофрении у будущего ребенка. Однако точные прогнозы, возможно, потребуют комбинации такого генетического тестирования с обследованием мозга.

Я уже говорил, что микроскопия мертвого мозга, с ее высоким пространственным разрешением, понадобится для выяснения того, вызвано ли мозговое заболевание какой-то коннектопатией. Для науки это, может быть, и полезно, однако сам по себе такой метод, конечно, не годится для медицинской диагностики. Однако после того, как данную коннектопатию полностью опишут с помощью микроскопии мертвого мозга, наверняка станет легче диагностировать ее в живом мозгу при помощи диффузионной МРТ. Обычно легче обнаружить что-то, когда вы уже знаете, где искать.

Поведенческие признаки также зачастую дают немало ценной информации о ряде заболеваний. Некоторые шизофреники еще в детстве проявляют слабо выраженные поведенческие симптомы этой болезни – еще до первого приступа настоящего психоза. Возможно, своевременное выявление этих ранних симптомов в сочетании с генетическим анализом и сканированием мозга позволит точно предсказывать будущую шизофрению.

Ранняя диагностика расстройств нейроразвития вымостит путь к разработке методов их предотвращения. Коннектомика поможет нам определить, какие именно процессы развития мозга затронуты недугом, и тогда легче будет разрабатывать лекарства или методы генетической терапии, предотвращающие возникновение коннектопатий или других аномалий.

Предотвращение таких заболеваний – цель сама по себе достаточно амбициозная. Еще более сложная задача – научиться «ремонтировать» мозг после того, как ущерб ему уже нанесен. Возможно ли восстановление после того, как травма или дегенерация привела к гибели нейронов? Пессимистический ответ дадут отрицатели регенерации, бойцы армии коннектомных детерминистов. Ну да, обычно в зрелые годы уже не появляются новые нейроны, и возможности мозга самому исцелиться после таких повреждений ограниченны. Можно ли как-то исправить положение?

В животном мире есть существа, скажем ящерицы, способные к регенерации больших участков своей нервной системы после травм. Что касается человека, то у детей регенерация происходит быстрее, чем у взрослых. В 1970-е годы врачи, обнаружив, что кончики пальцев у детей регенерируют подобно хвосту ящерицы, прекратили попытки заново пришивать оторванные кончики пальцев хирургическим путем. Теперь доктора просто дают им отрасти заново. Возможно, во взрослом человеке скрытый потенциал регенерации просто дремлет. Новая сфера науки, регенеративная медицина, ищет способы пробудить его.

Травма активизирует процессы регенерации в зрелом мозгу: такая реакция возникает естественным путем, без вмешательства врачей. Главное место создания новых нейронов – так называемая субвентрикулярная зона. Зародыши нейронов – нейробласты – обычно мигрируют оттуда к обонятельной луковице – части мозга, отвечающей за восприятие запахов. Инсульт активизирует возникновение новых нейробластов, причем они могут направляться от луковицы к поврежденному участку мозга. Поскольку этот естественный процесс, возможно, играет роль в восстановлении мозга после инсульта, некоторые ученые пытаются разработать искусственные средства для того, чтобы этому процессу способствовать.

Еще один возможный метод регенерации – пересадка новых нейронов непосредственно в поврежденную область мозга. Не исключено, что этот метод окажется эффективнее попыток усилить миграцию нейронов из какой-то отдаленной части мозга – скажем, из субвентрикулярной зоны. Как я уже отмечал, болезнь Паркинсона связана с отмиранием нейронов, вырабатывающих допамин. Ученые пытаются замещать их, трансплантируя здоровые нейроны из эмбрионов. Как ни удивительно, некоторые из этих нейронов выживали в мозгу пациента, которому их пересаживали, на протяжении более чем десяти лет, хотя не совсем ясно, действительно ли подобная трансплантация так уж облегчает симптомы болезни. Эксперименты проводятся с клетками, которые выделены из эмбрионального материала, получаемого при абортах. Такие опыты некоторые считают сомнительными с этической точки зрения. Трансплантация таит в себе и еще одну опасность: иммунная система пациента может отторгнуть новые клетки как чужеродные.

Сегодня мы можем избежать обеих проблем благодаря последним достижениям науки, позволяющим выращивать новые нейроны, специально «заточенные» под конкретного пациента. Клетку кожи можно перепрограммировать, чтобы она стала, по сути, стволовой клеткой – такой, которая как бы «забывает» свою прошлую жизнь клетки кожи. Благодаря этой двойственной природе такая стволовая клетка может подвергаться новому перепрограммированию, побуждающему ее делиться, порождая нейроны in vitro. Ученые применяли этот метод для искусственного создания допаминовых нейронов из клеток кожи пациентов, страдающих болезнью Паркинсона. Для лечения болезни они планируют пересаживать эти нейроны в мозг пациента.

Но большинство новых нейронов умирает – независимо от того, появились они в организме естественным путем или же пересажены путем трансплантации. Судя по всему, новые нейроны не могут выжить, не «пустив корни». Следовательно, регенеративные методы лечения потребуют интенсификации процессов встраивания новых нейронов в коннектом, а этот процесс зависит от остальных трех процессов из нашей четверки – от переподключения, рекомбинации связей и ИСВ.

Возможно, зрелый мозг таит в себе неизведанные возможности для осуществления таких изменений. Я уже упоминал, что основное восстановление пациента обычно происходит в первые три месяца после инсульта. По одной из гипотез, этот критический период аналогичен тому периоду, что наблюдается для развития мозга, и в ходе этого периода образуются сходные молекулы, увеличивающие пластичность. А когда это «окно возможностей» закрывается, пластичность резко падает и скорость восстановления снижается. Вероятно, методы противоинсультной терапии должны сосредоточиться на том, чтобы подольше держать это окно открытым, тем самым продлевая отпущенное самой природой время на реабилитацию.

Как мы уже видели, переподключение в зрелом мозгу порой сопряжено с немалыми трудностями. Однако после травм, судя по всему, нейроны отращивают новые аксональные ветви с большей легкостью. Если специалистам удастся понять молекулярные причины этого явления, то не исключено, что врачи научатся способствовать переподключению нейронов в зрелом мозгу. А это, в свою очередь, поможет новым нейронам интегрироваться в мозг, а существующим нейронам изменить свои функции должны образом. Точно так же, поскольку возникновение новых синапсов в поврежденном мозгу проходит со значительно большей скоростью, могут существовать естественные молекулярные процессы, которыми можно научиться управлять, дабы способствовать рекомбинации связей.

Может быть, нам удастся корректировать и расстройства нейроразвития, «ремонтируя» мозг, в котором схема подключений оказалась неправильной? Если вы коннектомный детерминист, попытки такой коррекции наверняка покажутся вам напрасной тратой времени, и вы предпочтете направить главные усилия на профилактику подобных заболеваний. Однако не совсем понятно, можно ли вообще диагностировать расстройства нейроразвития на ранней стадии и притом с надлежащей точностью. Так что выбора у нас нет – придется думать и о коррекции. Для этого потребуются самые масштабные коннектомные изменения и, следовательно, наиболее всесторонний и технически совершенный контроль четырех процессов.

До сих пор я говорил в основном о методиках лечения мозга, функционирующего неправильно, поскольку соответствующие коннектомы больше всего нуждаются в изменении. Но люди хотят получать лекарства и для улучшения функционирования нормального мозга. Многие студенты пьют кофе, сидя над учебниками. Но хотя кофеин способен помочь им не уснуть, он оказывает мало влияния на память и способность к обучению. Никотин позитивно сказывается на умственных способностях курильщиков, но лишь по сравнению с их же способностями в те периоды, когда они временно лишены сигарет. Нельзя ли найти более эффективные средства? К примеру, мы не прочь заполучить лекарство, которое способствовало бы коннектомным изменениям, благотворно влияющим на процесс обучения или запоминания. А еще нам пригодились бы лекарства, помогающие забывать. Такие средства могли бы способствовать самоуничтожению клеточных ансамблей или синаптических цепочек, возникших после травмирующих событий или же связанных с какими-то дурными привычками либо пагубными зависимостями.

* * *

Мы можем составить длинный список лекарств, которые нам бы хотелось иметь: и для профилактики мозговых недугов, и для их коррекции. К сожалению, скорость открытия таких средств невелика. Новые медикаменты появляются на рынке каждый год, нередко с большой помпой, но большинство из них на самом деле никакие не новые: это просто варианты старых, случайно открытых больше полувека назад, и вряд ли они эффективнее своих предшественников. Лишь немногие лекарства – по-настоящему новые. Лишь немногие основаны на недавних достижениях нейронауки.

Конечно, трудности возникают при разработке самых разных препаратов, не только тех, что направлены на лечение психических расстройств. Придумывание новых фармацевтических средств – весьма рискованный бизнес. На одно только создание пробной версии лекарства, которую еще предстоит испытать, может уйти много лет. Лишь те средства, которые специалисты сочтут наиболее потенциально эффективными, испытываются на людях, хотя девять из десяти лекарств-кандидатов отсеиваются на этой последней стадии проверки, оказываясь токсичными или неэффективными. Это колоссальная трата денег, ведь на клинические испытания уходит львиная доля средств, требуемых для того, чтобы вывести новое лекарство на рынок. (В среднем общие затраты для одного лекарства – от ста миллионов до миллиарда долларов.) Все отчаянно нуждаются в новых лекарствах – те, кто страдает от недугов, те, кто их лечит, а также те, кто вкладывает астрономические суммы в развитие методов лечения. Как ускорить разработку новых лекарственных средств?

В прошлом многие лекарства открывали благодаря счастливой случайности. Так, первым антипсихотиком стал хлорпромазин, в США он известен под коммерческим названием «торазин». Вещество относится к классу фенотиазинов, первые представители которого синтезировались еще в XIX веке химиками, пытавшимися создать новые красители для текстильной промышленности. В 1891 году Пауль Эрлих обнаружил, что одно из таких веществ можно использовать для лечения малярии. Во время Второй мировой войны французская фармацевтическая компания Rh?ne-Poulenc (прародительница нынешней Sanofi-Aventis) протестировала многие фенотиазины в поисках новых противомалярийных препаратов; однако не удалось найти ни одного эффективного средства, и химики переключились на антигистаминные препараты. (Их часто принимают при аллергии.) А потом один терапевт обнаружил, что фенотиазины способны усиливать действие анестетиков, применяемых при хирургических операциях. Исследователи из Rh?ne-Poulenc начали проверять эти вещества на их пригодность к этой новой сфере применения и вскоре поняли, что хлорпромазин будет здесь эффективен. Прописывая это средство своим пациентам в качестве успокаивающего, психиатры обнаружили, что особенно хорошо оно ослабляет симптомы различных психозов. К концу 1950-х хлорпромазин уже применялся во множестве психиатрических лечебниц по всему миру.

Первые антидепрессанты, ипрониазид и имипрамин, удалось открыть примерно в то же время, и эти истории тоже непросты и запутанны. Так, ипрониазид создали для лечения туберкулеза, но обнаружился неожиданный побочный эффект: препарат делал пациента беспричинно довольным. Психиатры в конце концов осознали, что этот эффект препарата можно использовать для лечения страдающих депрессией. Между тем швейцарская компания J. R. Geigy (предшественница компании Novartis), прослышав об успехах фирмы Rh?ne-Poulenc с хлорпромазином, решила не отставать от конкурентов и, сыграв на опережение, поискать собственное антипсихотическое средство. Они попробовали испытать имипрамин, который химики синтезировали путем модификации фенотиазина. Полученное вещество не помогало при психозах, но, к счастью, оказалось, что оно ослабляет депрессию.

Так что на самом деле ученые не пытались специально разработать эти первые антипсихотические препараты и антидепрессанты. Им просто хватило везения и внимательности; по сути, они случайно натолкнулись на них в 1950-е годы – в этот золотой век фармацевтики. В более поздние времена всё больший энтузиазм вызывали «рациональные» методы поиска новых лекарств, основанные на нашем нынешнем понимании биологии и нейронауки. Как же работают такие методы?

Вспомним: клетки состоят из весьма разнообразных биологических молекул, вовлеченных во множество разновидностей жизненных процессов. (Выше я уже упоминал один из важных классов таких молекул – белки: их синтез происходит на основе «плана», заложенного в генах.) Лекарство – искусственно синтезированная молекула, взаимодействующая с «естественными» молекулами клетки. В идеальной ситуации, согласно принципу волшебной пули, лекарство должно взаимодействовать лишь с определенным типом биомолекул, но не с молекулами остальных типов.

Следовательно, процесс рационального поиска новых медикаментов должен начинаться с выяснения того, какие биомолекулы ответственны за дисфункции, возникающие при болезни. Ученые уже начали выявлять многие из таких биомолекул, которые могут служить мишенями для тех или иных схем лечения. Темпы обнаружения таких мишеней увеличились с появлением геномики, вселяя всё больший оптимизм в сердца тех, кто надеется отыскать новые лекарства рациональными методами.

Как только мишень для будущего лекарства выявлена, следует найти искусственные молекулы, которые могут с ней связываться по принципу «ключ – замок». Ученые синтезируют широкий спектр веществ-кандидатов, основываясь на догадках, подкрепленных фактами и закономерностями. Затем эти вещества проверяются эмпирическим путем. Если какое-то из веществ действительно поражает мишень, структуру синтезируемого вещества совершенствуют, постепенно усиливая его связывание с мишенью. Первую стадию разработки нового лекарства осуществляют химики.

Ненадолго перепрыгнем вперед, к последней стадии – проверке лекарства на людях. За эту стадию отвечают врачи, они дают исследуемые вещества больным, чтобы проверить, будут ли ослабляться симптомы. Ни экономические, ни этические соображения не позволяют сразу тестировать новое лекарство на человеке, если предварительно нет веских оснований полагать, что оно, скорее всего, безопасно и эффективно. Но даже при соблюдении этих условий девять из десяти веществ-кандидатов отсеиваются именно на этой стадии (как я уже отмечал ранее), а для заболеваний центральной нервной системы доля отвергаемых препаратов еще выше. Эта удручающая статистика позволяет предположить, что между первой и последней стадиями разработки новых лекарств происходит что-то не то. Как еще до проверки на человеке с большей уверенностью предсказать, что вещество-кандидат не только эффективно связывается со своей мишенью в пробирке, но и будет эффективно при лечении данного заболевания? Если удастся находить больше экспериментальных свидетельств такой эффективности или же находить более надежные свидетельства, новые препараты будут разрабатываться быстрее и дешевле.

Один из методов здесь состоит в том, чтобы сначала испытать вещество на животных. Но отыскать подходящую «животную модель» для психического заболевания еще труднее, чем для других видов болезней. Как я уже говорил, для создания «мышиных моделей» аутизма и шизофрении учение используют генетические механизмы. Но мыши, скорее всего, не настолько похожи на людей, чтобы у зверьков действительно могли развиваться эти заболевания, так что некоторые исследователи намереваются разрабатывать модели с привлечением приматов.

Лекарства можно проверять и на моделях заболеваний in vitro. Один из вдохновляющих подходов основан на применении стволовых клеток, которые (как я уже отмечал) можно вырастить из клеток кожного покрова пациента и затем перепрограммировать так, чтобы при делении они давали нейроны. Я уже описывал планы трансплантации этих нейронов в мозг пациента для лечения нейродегенеративных заболеваний. Еще один путь – держать эти нейроны живыми in vitro и использовать их для тестирования новых лекарств. Выращенные таким способом нейроны генерируют нервные импульсы и передают послания через синапсы, совсем как в мозгу. А следовательно, их можно использовать для изучения процессов воздействия лекарств на соответствующие функции мозга. Впрочем, схема подключения этих «пробирочных» нейронов существенно отличается от схемы подключения нейронов в реальном живом мозгу, так что модели in vitro могут оказаться бесполезными при исследовании психических расстройств, вызванных коннектопатиями.

И наконец, можно «очеловечить» животные модели, выращивая человеческие нейроны из стволовых клеток и затем пересаживая их в мозг животного. Возможно, это позволит получить более удачные животные модели, чем при традиционном подходе, когда в геном животного встраивают дефектные гены человека. Ученые уже сейчас применяют такие стратегии для создания «очеловеченных» моделей на основе лабораторных мышей – пусть и для лечения не психических расстройств, а других заболеваний.

Параллельно созданию новых моделей in vitro и животных моделей мы должны также постараться понять, как оценивать успех и неуспех проверки потенциальных лекарств на этих моделях. Напрашивающийся подход для животных моделей – ввести подопытному зверьку препарат и затем количественно оценить вызванные лекарством изменения в поведении животного. Чтобы сделать это, нужно как-то суметь пронаблюдать определенные формы поведения животных, аналогичные проявлению симптома того или иного психического расстройства человека. Но такие формы поведения найти нелегко. (Что это такое – мышь-психопатка?) Вот почему не очень-то очевидно, как оценивать потенциальные лекарства, следя за поведением подопытных животных, которым это лекарство ввели.

Нет ли другого способа тестирования? Препараты для борьбы с нейродегенеративными расстройствами (например, с болезнью Паркинсона) можно проверять на эффективность предотвращения гибели нейронов у животных, служащих модельными объектами для таких заболеваний. Опять же, не исключено, что лучше оценивать лекарства от аутизма и шизофрении, наблюдая их воздействие на нейропатологии, а не на поведенческие симптомы. Но такой подход сейчас нельзя применить, ведь пока мы не смогли выявить четкие и недвусмысленные нейропатологии, связанные с этими заболеваниями. Если выяснится, что аутизм и шизофрению вызывают коннектопатии, важно будет выявить аналогичное «неправильное подключение» нейронов у животных моделей. И тогда лекарства можно будет проверять на эффективность предотвращения или коррекции неправильного подключения. Чтобы этот подход удалось применить на практике, мы должны ускорить развитие технологий коннектомики, дабы получить возможность быстро сравнивать большое количество мозгов животных.

Я уже говорил, что изучение психических заболеваний без помощи коннектомики похоже на исследование инфекционных болезней без помощи микроскопа. Такое же утверждение, на мой взгляд, применимо и к разработке новых методов лечения. Если вы не можете даже увидеть коннектопатию, вы неизбежно столкнетесь с трудностями при поиске методов ее предотвращения или коррекции. Более того, изучение молекул, участвующих в четырех процессах изменения коннектома, может стать магистральным путем в выявлении мишеней для будущих лекарств. На мой взгляд, коннектомика будет играть ключевую роль в развитии новых методов лечения психических болезней – подобно тому, как геномика уже заняла центральное место в фармацевтических исследованиях самых разных заболеваний.

* * *

Исцеление психических болезней – благая цель. Не менее благая задача – научиться переподключать нейроны в мозгу солдата, пострадавшего на войне, или ребенка, ставшего жертвой чрезвычайно жестокого обращения. Однако средства, которые я обсуждал выше – манипулирование генами и нейронами животных и людей, – могут вызвать некие опасения. Люди с давних пор побаиваются биотехнологий. В своем романе-антиутопии 1932 года «О дивный новый мир!» английский писатель Олдос Хаксли изобразил мир будущего, основанный на трансформациях тела и мозга. Люди там рождаются на фабриках под контролем государства, разделяются на пять каст, специально наделенных многочисленными различиями при помощи биоинженерии, и принимают «сому» – наркотик, изменяющий сознание и заменяющий обитателям этого мира религию.

Да, нам следует бдительно следить, не попытается ли кто-нибудь применить биотехнологию во зло. Но не думаю, что этого нужно так уж опасаться. Живые системы очень сложно устроены, и их, как выяснилось, не так-то легко перенастроить или переоборудовать. Нет, это не совсем невозможно, но обычно занимает куда больше времени, чем предполагают алармисты. Прогресс развивается медленно, и человеческое общество еще успеет понять, как обращаться с его плодами.

Оптимизм касательно биотехнологии так же стар, как и пессимизм. Современник Хаксли биолог Дж. Д. Бернал, ирландец по происхождению, представил свои жизнерадостные взгляды на сей предмет в статье 1929 года «Мир, плоть и дьявол». Историю человечества он рассматривает как вечную погоню за тремя типами контроля. Стремление к власти над миром росло у ученых уже тогда – это была цель физических и инженерных наук. Контроль над плотью казался делом более отдаленного будущего, однако Бернал предсказал, что биологи научатся манипулировать генами и клетками. Самые же пророческие слова он приберег для третьего:

Почему первые линии атаки против неорганических сил мира и органических структур нашего организма кажутся столь зыбкими, утопическими? Потому что оставить мир и подчинить плоть можно, лишь сперва изгнав дьявола. Хоть в современном обществе он и утратил индивидуальность, он по-прежнему силен. С дьяволом иметь дело труднее всего: он внутри нас самих, нам его не разглядеть. Наши способности, наши желания, наши потаенные метания сейчас почти невозможно понять, с ними невозможно справиться, и уж тем более мы не в состоянии предсказать, что с ними станет в будущем.

Бернал опасался, что наши умственно психические недостатки (дьявол) окажутся последним барьером на пути нашего прогресса. Третий и последний вызов для человечества – изменение души.

Обрадовался бы Бернал, увидев, как далеко мы продвинулись на этом пути? Мы пережили угрозу уничтожения ядерным оружием (во всяком случае, на данный момент). Возможно, история преподала нам достаточно внятный урок, чтобы мы больше никогда не развязывали кровопролитных войн, как в XX столетии. Но Бернал не преминул бы отметить, что мы сейчас больше, чем когда-либо, стараемся справиться с последствиями собственных желаний. Наш контроль над «миром» всё лучше позволяет решать проблему нехватки ресурсов, но ведь изобилие, как выяснилось, тоже может оказаться опасным. Недостаточный самоконтроль побуждает нас загрязнять окружающую среду и до тошноты предаваться избыточному потреблению.

Возможно, мы сумеем противостоять «дьяволу», перестраивая экономическую систему и реформируя политическую, а также шлифуя свои этические идеалы. Это проверенные временем пути совершенствования мозга. Но со временем наука изобретет и новые. Бернал надеялся, что человечество одержит победу над миром, плотью и дьяволом – «тремя врагами рациональной души». Мы можем выразить его мечту иначе – ставя задачу контролировать атомы, геномы и коннектомы.

«Наука – моя территория, – писал физик Фримен Дайсон, – а научная фантастика – пейзаж, о котором я мечтаю». В последней части этой книги я поделюсь с вами двумя мечтаниями из наших коллективных воображаемых пейзажей. Речь пойдет о крионике – замораживании трупа в надежде, что в будущем какая-то высокоразвитая цивилизация сумеет воскресить покойника, – и об оцифровке, подразумевающей долгую и счастливую жизнь в качестве компьютерной модели.

Свою статью Бернал начинает, вещая, будто оракул. Он пишет: «Есть два будущих – будущее желания и будущее судьбы. И разум человеческий пока не научился разделять их». Поскольку многие хотят жить вечно, нам следует скептически относиться к крионике и оцифровке. «Будущее желания» – просто бесплодные мечты, мираж, отвлекающий от «будущего судьбы». Чтобы критически рассмотреть эти мечтания, мы должны научиться рассуждать логически, выйдя из плена желаний. И тогда наши мысли неизбежно обратятся к коннектомам.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.