http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=9ad2cc8e-458a-4ace-947a-cb1542e19df4&print=1© 2024 Российская академия наук
Академик Гурий Марчук - ученый с мировым именем, патриарх отечественной ядерной энергетики. Вместе с Курчатовым и Доллежалем он создавал атомное оружие, стоял у истоков нового класса подводных лодок с жидкометаллическим теплоносителем, аналога которым в мире нет до сих пор. Он был последним президентом Академии наук СССР и, уходя с этого поста, произнес нашумевшую речь, прозванную "реквиемом" советской науке. После перестройки Марчук занялся глобальными проблемами - экологией, изменением климата и, что совсем уж удивило его коллег, медициной. 8 июня академику исполняется 85. Несмотря на возраст, он каждый день ездит на работу - в им же созданный Институт вычислительной математики РАН, руководит кафедрой на факультете вычислительной математики МГУ. Сегодняшние его научные интересы находятся на стыке математики и медицины. Академик создал математическую модель развития различных заболеваний, которая позволяет определять пути их индивидуального лечения.
- Гурий Иванович, как же вас, математика, угораздило заняться медициной?
- Его величество случай очень многое определяет в жизни. Так вышло однажды, что после гриппа я заболел хронической пневмонией и вынужден был два раза в год ложиться в больницу. Врачи говорили, что вылечиться нельзя, можно лишь добиться увеличения ремиссии - промежутков времени между острыми состояниями. Меня это никак не устраивало. Я решил изучить информацию о больных пневмонией, а также обширную литературу по пульмонологии и иммунологии. Исследуя материал, увидел много противоречий между тем, что получается при математической обработке данных, и теми процессами, которые происходят в организме заболевшего человека. То есть, проще говоря, лечение нередко оказывается неправильным, а значит, неэффективным. Для того чтобы понять, какой способ лечения окажется эффективным в каждом конкретном случае, необходимо было выстроить математическую модель процессов, происходящих в организме пациентов. Я привлек талантливых ребят из университета и электротехнического института в Новосибирске, где долгое время жил и руководил Сибирским отделением Академии наук, и мы вместе создали методы расчета. До нас никто не мог решить эту проблему. Математик не знает ни иммунологии, ни клиники, иммунолог плохо владеет клинической картиной, а клиницист плохо знает иммунологию и совсем не знает математику… Вот где проявился интердисциплинарный контакт ученых.
Очень скоро наша разработка нашла отклик в медицинском мире. Появились кандидаты, доктора наук, защитившие диссертации на эту тему. Я был страшно рад. Во-первых, я полностью избавился от "неизлечимого" недуга, во-вторых, помог сделать это многим другим людям.
- Медицину нередко упрекают в двух грехах: она становится слишком разорительной для общества из-за насыщения ее дорогим оборудованием и все менее гуманной из-за того, что зачастую рассматривает конкретного человека как сумму неких лабораторных показателей. Не опасен ли с этой точки зрения математический подход к пациенту, где недуг описывается не через человеческие страдания, а через компьютерные программы, таблицы и графики?
- Лишь на первый взгляд. На поверку вторжение в медицину математиков принесло по крайней мере три важных следствия, направленных как раз на экономию сил и средств и способствующих индивидуальному подходу к лечению больного. Первое следствие - возможность с помощью математического анализа отобрать из огромного количества различных лабораторных и инструментальных показателей только те немногие, которые отличаются реальной информативностью. Это позволяет на 80-90 процентов сократить бесполезные, ненужные, а иногда и мучительные для пациента исследования. Второе следствие - введение во врачебную практику лабораторных и клинических индексов тяжести, с помощью которых любой врач независимо от его квалификации и опыта работы может объективно оценить состояние пациента, наметить путь индивидуального лечения, вовремя обнаружить осложнения и в конечном счете добиться полного излечения больного. Третье - разработка иммунологических математических моделей различных заболеваний человека, которые позволяют по простейшим показателям (иммуноглобулин, количество Т- и В-клеток) объективно оценивать сдвиги иммунологического реагирования больного и определять реальные пути лечения таких сложнейших состояний, как хронические инфекционные заболевания, острая вирусная инфекция, и многих других.
- Создание индексов тяжести, которые оправдывали бы себя на практике, - дело, требующее не только верного математического расчета, но и постоянной, длительной работы клинициста у постели больного. Вам приходилось и этим заниматься?
- Приходилось. Ведущий отечественный пульмонолог профессор Эрна Бербенцова лично собрала большой клинический опыт, пронаблюдав более 600 больных с различными видами и формами пневмоний, затем это дело продолжили ее последователи и ученики. На основе наблюдений мы создали клинические и лабораторные индексы тяжести различных форм и видов бронхолегочных болезней, с помощью которых, как подтвердила практика, намного легче выбрать оптимальный вариант лечения больного. Кроме того, если раньше считалось, что многие хронические формы заболеваний полностью вылечить нельзя, то теперь врачам пришлось признать: неизлечимых болезней нет, если только не последовало неправильное и запоздалое лечение. Математический подход может быть применен практически ко всем заболеваниям, протекающим с поражением иммунной системы. Первыми с проблемой иммунологического статуса столкнулись хирурги при послеоперационном заживлении ран, затем трансплантологи, быстро понявшие, что существуют индивидуальные генетические особенности организма и проблемы его несовместимости с чужими органами и клетками. Их пересадка сопровождается мощной иммунной реакцией отторжения. Проблема поиска совместимых доноров оборачивается необходимостью создания банка сведений об иммунологическом статусе населения. Нет сомнения, что он будет создан. Пройдет совсем немного времени, и определение иммунологического статуса человека будет столь же простой и обыденной процедурой, как, скажем, общий анализ крови из пальца.
- То есть лечить при всех болезнях в первую очередь надо иммунитет?
- Да, иммунный статус приобретает все большее значение в терапии. Мы идем к тому, что в ближайшей перспективе особое внимание будет уделено людям с врожденными или приобретенными иммунодефицитами, детям в период формирования иммунной системы, когда в борьбе с инфекциями организм почти не защищен. Именно эти люди потребуют особой профилактики. Сведения о состоянии иммунной системы станут первостепенными и для геронтологии. Ведь к 70-80 годам иммунитет слабеет, а это требует изменения ряда общепринятых лечебных методик. Иммунологи склонны считать, что некоторые раковые заболевания являются следствием врожденных или приобретенных иммунодефицитов организма. На основе целого ряда экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что опухолевые заболевания появляются в организме в том случае, когда ухудшается иммунный надзор за переродившимися клетками. Иммунодепрессия, к которой можно отнести как операции, так и химио- и лучевую терапию, дополнительно подтачивает иммунитет у онкобольного и нередко, уничтожая раковые клетки, одновременно способствует более быстрому образованию новых. Получается замкнутый круг.
- Такое грозное и плохо изученное заболевание, как аллергия, - тоже следствие иммунных нарушений?
- По-видимому, она связана с недостаточностью супрессоров, ответственных за понижение чувствительности системы по отношению к тем или иным антигенам - микробам, живущим в организме, пыльце растений, химическим соединениям, бытовой пыли… Допустим, на определенной стадии жизни пациент стал подвержен воздействию некоторого аллергена. С точки зрения иммунологии это означает, что уровень супрессоров по тем или иным причинам оказался ниже необходимого для подавления иммунной реакции. Значит, надо его поднять. А у нас как происходит? Назначают активную терапию антибиотиками. И с виду вроде бы становится лучше. Но на самом деле начинается иммунодепрессия, в результате которой уровень супрессоров еще более снижается, и теперь уже не одно вещество, а большее их количество становятся аллергенами для организма. Думаю, лечение аллергии должно развиваться совсем по-другому - по пути как стимуляции супрессорной активности иммунной системы, так и повышения общего уровня всех иммунных компонентов.
- Не секрет, что подавляющее большинство инфекционных заболеваний у нас лечат антибиотиками.
- Их роль нельзя переоценить. Но в то же время они нередко подавляют иммунитет. А если он и так снижен? Вот и получается, что, подавив вспышку острой инфекции, человека оставляют наедине со слабым и дрожащим, как осиновый лист, иммунитетом. Подул ветерок, чихнул сосед, и он опять болен. И вот он уже хроник, которому врачи спешат сообщить "радостную" новость: это на всю жизнь. На самом деле это не так.
- Что же делать? Назначать по первому чиху тот или иной дорогущий новомодный иммуностимулятор?
- Не стоит лишать организм права на борьбу собственными силами. Другое дело, если их нет. Тогда нужна медикаментозная помощь. Какая именно? Тут и пригодятся наши математические расчеты: каждому конкретному человеку - своя схема, свой путь к здоровью и долголетию.
- Что нужно, чтобы выяснить этот курс?
- Ничего особенного - обычный анализ крови. А дальше программа сама подскажет, как правильно лечить человека, какие препараты ему помогут, а какие скорее навредят. Бывает ведь и такое.
- Признаюсь, не слышала о том, чтобы ваша методика широко применялась.
- Увы, клиницистов, которые взялись бы за дело так же рьяно, как когда-то мы с профессором Бербенцовой, что-то пока не видно. Печально, но факт: несмотря на то что нам удалось сделать прорывные открытия в междисциплинарной области математики и медицины, лечат у нас по старинке, так сказать, с завязанными глазами. Потому и болеют люди чаще и тяжелее, чем хотелось бы, и умирают от вполне излечимых болезней. Уверен, если бы наша методика нашла широкое применение, многих пациентов, пораженных инфекционными заболеваниями, аллергией и даже раком, удалось бы спасти.
Формула Гиппократа
Изучая работы ведущих иммунологов мира, академик Марчук пришел к пониманию того, что это необыкновенно прозрачная наука, четко укладывающаяся в рамки дифференциальных уравнений, способных точно описывать динамику иммунных процессов. Нормальная модель функционирования иммунной системы выглядит так: антиген (бактерия или вирус) попадают в тимус (вилочковую железу) - орган в верхней части грудной клетки, в котором происходят созревание, дифференцировка и иммунологическое "обучение" T-клеток иммунной системы. Там начинается активная обработка антигена различными лимфоцитами. Затем подключаются так называемые макрофаги - чистильщики нашего организма от чужеродных белковых образований. Когда антигенов в рецепторах макрофагов накапливается слишком много, в работу включаются рецепторы гуморального иммунитета. В результате образуется клон (В-функция), который начинает делиться на тысячу более мелких клонов, вырабатывающих главных защитников нашего организма - иммуноглобулины, уничтожающие бактерии и вирусы. Все это можно представить в виде несложной системы уравнений, которые алгоритмизируются и превращаются в компьютерную программу, способную точно описывать различные иммунологические процессы в организме. Если иммунитет дает сбой, формула видоизменяется. А значит, есть возможность исправить ситуацию сначала математически, а потом - с помощью медицины. В этом главная заслуга математического моделирования, предложившего свои услуги слугам Гиппократа: используя его, врачи руководствуются не общими схемами, не только знаниями и опытом, но и расчетами математиков, позволяющими в каждом конкретном случае выработать оптимальный метод лечения недуга.