Тренды развития медицинской науки: Мир, Россия, Москва

Всемирная организация здравоохранения оценивает экологическое бремя болезней в панъевропейском регионе в 15–20 % от общего числа летальных исходов[13 - Панъевропейский регион: экологические задачи. www.eea.europa.eu/themes/regions/pan-european-ru/the-belgrade-ministerial-conference/reshaet-li-panevropeiskii-region-svoi-ekologicheskie-problemy]. Таким образом, необходимо признать, что здоровье окружающей среды и здоровье человека – это «единое» планетарное здоровье, которое требует пристального внимания работников здравоохранения[14 - United Nations Climate Change. Planetary Health. https://unfccc.int/climate-action/momentum-for-change/planetary-health], так как изменение климата повлекло за собой изменение экологии болезнетворных микроорганизмов.

В целом мировая карта эндемических заболеваний быстро меняется по мере распространения субтропических патогенов (например, вируса Денге) на север. Программа эпидемиологических исследований PREDICT, финансируемая Агентством международного развития США, сосредоточена на выявлении и борьбе с зоонозными заболеваниями[15 - USAID. PREDICT. Reducing pandemic risk, promoting global health. https://www.usaid.gov/sites/default/files/ documents/1864/predict-global-flyer-508.pdf],[16 - USAID. What We Do. www.usaid.gov/]. В результате исследования обнаружено более 217 вирусов, что позволило эпидемиологам изучить видовое взаимодействие между людьми и животными[17 - PREDICT. https://ohi.vetmed.ucdavis.edu/programs-projects/predict-project]. Эти взаимодействия только усиливаются, поскольку люди стремительно разрушают природные системы, затрагивая все аспекты здоровья человека.

Человеческая деятельность приближает людей и диких животных к более тесной близости, чем когда-либо. Сейчас 40 % поверхности суши используется под пахотные земли и пастбища, половина всех тропических и умеренных лесов вырублена, а домашний скот составляет 60 % от общей биомассы всех млекопитающих. Все это приводит к всплеску зоонозов. Исследования показывают, что эти тенденции могут стать причиной большинства глобальных угроз здоровью в ближайшие годы. Исследование, опубликованное в The Lancet [2], смоделировало последствия для общественного здравоохранения стран, согласующихся с Парижским соглашением Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата 2015 года[18 - What is the United Nations Framework Convention on Climate Change? https://unfccc.int/process-and-meetings/the-convention/what-is-the-united-nations-framework-convention-on-climate-change]. В нем делается вывод о том, что хорошо продуманная политика смягчения последствий в ряде секторов, включая энергетику, антропогенную среду, продовольствие и сельское хозяйство, а также транспорт, приводит к меньшему загрязнению воздуха, улучшению жилищных условий, здоровому питанию, повышению физической активности и, следовательно, меньшему количеству смертей.

Данные другого исследования показали, что загрязнение воздуха может быть причиной одной из пяти смертей в мире, что почти вдвое превышает предыдущие оценки[19 - Fossil fuel air pollution causes almost 1 in 5 deaths globally each year. https://edition.cnn.com/2021/02/09/world/ climatefossil-fuels-pollution-intl-scn/]. Снижение уровня загрязнения воздуха является наиболее простым экологическим вмешательством со значительными преимуществами для здоровья населения. Пандемия подчеркнула важность «единого здоровья» – трансдисциплинарного подхода в рамках планетарного здоровья, который признает взаимосвязь между людьми, животными, растениями и их общей средой обитания[20 - COVID-19 and Planetary Health: How a Pandemic Could Pave the Way for a Green Recovery. https://www.iisd.org/ articles/COVID-19-and-planetary-health-how-pandemic-could-pave-way-green-recovery]. Эксперты утверждают, что такой подход позволяет обнаруживать зоонозные заболевания у источника и разрабатывать программы по их сдерживанию. Мы можем предотвратить будущие пандемии только с помощью интегрированного подхода «единое здоровье» к общественному здоровью.

Всемирный экономический форум подготовил свой прогноз и видение здравоохранения будущего. Он базируется на нескольких принципах: повсеместное развитие превентивной медицины; повсеместное распространение мобильных устройств и бытовых датчиков для диагностики здоровья и аналитической оценки состояния человека; развитие робототехники и беспилотников; отсутствие донорства; лекарства можно будет напечатать на биопринтере из дома по электронному рецепту; нейроинтерфейсы вместо основного медицинского персонала будут следить за индивидуальным здоровьем человека.

1.2. Глобальные исследовательские фронты для развития медицины

Глобальный исследовательский фронт представляет собой группу (кластер) статей, объединенных фактом совместного цитирования в других статьях в определенный момент времени.

С помощью методологии выделения направлений (topic) и кластеров направлений (topic cluster) SciVal (по состоянию на 05.05.2021) нами были выделены три предметные области: клиническая медицина, управление здравоохранением и общественное здравоохранение. Topic формировался при наличии в группе отобранных работ не менее одной входящей в топ 1 % самых цитируемых, либо одного grant acknowledgement за последние три года.

Базовое представление о месте страны в научном мире можно определить по общему числу публикаций, проиндексированных международными базами научных статей. Общая статистика публикационной активности стран с 2017 по 2020 год по рубрикам «Клиническая медицина», «Управление здравоохранением», «Общественное здравоохранение, окружающая среда и гигиена труда» на основании данных Scopus представлена в таблице 1.2.1.

Таблица 1.2.1 – Сравнительная характеристика публикационной активности стран с 2017 по 2020 год

При обосновании актуальности научной работы рейтинга заинтересованности различных регионов было недостаточно, поэтому потребовалось провести анализ других критериев (рис. 1.2.1, 1.2.2).

Рисунок 1.2.1 – Топ-100 мировых научно-исследовательских институтов по количеству статей в рубрике «Управление здравоохранением» (данные SciVal за 2017–2020 гг. по состоянию на 05.05.2021)

Рисунок 1.2.2 – Топ-100 мировых научно-исследовательских институтов по количеству статей в рубрике «Общественное здравоохранение, окружающая среда и гигиена труда» (данные SciVal за 2017–2020 гг. по состоянию на 05.05.2021)

Ниже представлена сравнительная характеристика публикационной активности топ-10 мировых научно-исследовательских институтов за период с 2017 по 2020 год по рубрикам: «Клиническая медицина», «Управление здравоохранением», «Общественное здравоохранение, окружающая среда и гигиена труда» на основании данных SciVal (табл. 1.2.2).

Таблица 1.2.2 – Сравнительная характеристика публикационной активности мировых научно-исследовательских институтов с 2017 по 2020 год

В ходе исследования по предметным областям были отобраны общемировые тематические кластеры (большие группы публикаций за 2017–2020 годы, связанные друг с другом цитированием) по количеству статей, быстро растущих и востребованных (по интегральному показателю prominence, учитывающему количество цитирований, просмотров статей и росту их количества) (рис. 1.2.3–1.2.5).

Рисунок 1.2.3 – Общемировые тематические кластеры в разделе «Клиническая медицина» (данные SciVal за 2017–2020 гг. по состоянию на 05.05.2021)

Рисунок 1.2.4 – Общемировые тематические кластеры в разделе «Управление здравоохранением» (данные SciVal за 2017–2020 гг. по состоянию на 05.05.2021)

Рисунок 1.2.5 – Общемировые тематические кластеры в разделе «Общественное здравоохранение, окружающая среда и гигиена труда» (данные SciVal за 2017–2020 гг. по состоянию на 05.05.2021)

Совместное цитирование указывает на смысловую близость таких работ и позволяет рассматривать весь кластер как область особого внимания ученых к некоторой проблеме, намечает «передний край» науки и приоритетные направления ее развития, способные принести наиболее перспективные результаты в долгосрочном периоде (табл. 1.2.3).

Таблица 1.2.3 – Анализ общемировых тематических кластеров

Сравнительная характеристика самых публикуемых ученых в рубриках «Клиническая медицина», «Управление здравоохранением», «Общественное здравоохранение, окружающая среда и гигиена труда» представлена в таблице 1.2.4.

Таблица 1.2.4 – Сравнительная характеристика публикационной активности ведущих мировых ученых с 2017 по 2020 год

Ключевые слова – это один из способов упорядочить весь массив научной информации, который существует на данный момент, а также найти и сгруппировать необходимые исследовательские материалы (рис. 1.2.6, 1.2.7).

Рисунок 1.2.6 – Актуальность ключевых слов в разделе «Управление здравоохранением» (данные SciVal за 2017–2020 гг. по состоянию на 05.05.2021)

Рисунок 1.2.7 – Актуальность ключевых слов в разделе «Общественное здравоохранение, окружающая среда и гигиена труда» (данные SciVal за 2017–2020 гг. по состоянию на 05.05.2021)

Как правило, анализ ключевых фраз и слов целевая аудитория использует для поиска интересующего материала, а для определения тематической и терминологической области поиск ключевых фраз и слов является определяющим для глубины терминологической специализации исследования. Визуализация топ-50 ключевых слов с 2017 по 2020 год по рубрикам: «Клиническая медицина», «Управление здравоохранением», «Общественное здравоохранение, окружающая среда и гигиена труда» на основании данных Scopus представлена в таблице 1.2.5.

Таблица 1.2.5 – Распространенность ключевых слов по рубрикам

Выявление исследовательских фронтов и определение приоритетнх направлений является одной из наиболее значимых проблем в науковедении и научной политике и имеет решающее значение на этапах планирования научной деятельности[21 - Шомшор М., Пендлбери Д., Роджерс Г. Отчет о международном исследовании «Как определить исследовательские фронты в Web of Science: от метрик к знаниям». https://etu.ru/assets/files/Faculty-FEM/ban/otchet_kak-opredelit-issledovatelskie-fronty-v-web-of-science_2021.pdf]. Проведенный сотрудниками НИИОЗММ ДЗМ совместно с представителями РФФИ анализ цитируемости для выявления фронтов позволил составить общее представление о результатах научно-исследовательской деятельности в различных отраслях медицины.

В формировании глобальной исследовательской повестки по суммарному количеству статей и доле, которую направление занимает в исследуемом массиве публикаций InCites Citation Topics, определилось несколько глобальных исследовательских фронтов – это нейросканирование (84,6 тыс. статей – 2,7 %), иммунология (78,9 тыс. статей – 2,5 %), диетология (75,2 тыс. статей – 2,4 %), ортопедия (63,8 тыс. статей – 2,0 %) и психиатрия (62,8 тыс. статей – 2,0 %), которые представлены в таблице 1.2.6.

Таблица 1.2.6 – Структура InCites Citation Topics для раздела «Клиническая медицина и науки о жизни»

Стоит отметить, что среди перечня актуальных направлений InCites Citation Topics можно выделить наиболее востребованные по показателям количества и доле процитированных статей (табл. 1.2.7).

Таблица 1.2.7 – Актуальные направления раздела «Клиническая медицина и науки о жизни»

1.3. Научные программы и проекты в мире

Развитие науки в мире все больше приобретает черты трансграничности. Научные коллективы объединяют свои усилия для получения системных результатов. На сегодня в мире реализуется более десяти масштабных научных программ, направленных на познание человека и его здоровья.

Глобальные исследования мозга человека по картированию, мониторингу и модуляции мозговой активности приведут к созданию множества клинических приложений, но на первый план выходят проекты нейросканирования.

Знания о том, как деятельность мозга вызывает сложное поведение и как он адаптируется к внешним и внутренним изменениям, ограничены. Понимание различных чувств, эмоций и когнитивных функций – мышления, выбора и даже сознания – обещает новаторские решения в таких областях, как здравоохранение, образование и экономика XXI века [3].

В связи с растущим бременем основных заболеваний головного мозга во всем мире ученым необходимо найти наиболее эффективные средства для всестороннего применения современной биотехнологии и решения проблем клинической медицины.

Нейробиология и визуализация вступают в новую эру сотрудничества, в которой новые успешные технологии, порожденные крупными научными проектами по всему миру, окажут огромное влияние не только на медицинскую науку, но и на экономику и общество. В США в 2013 году приступили к реализации инициативы «Исследование мозга через продвижение инновационных нейротехнологий» (BRAIN). Инициатива BRAIN была направлена в помощь исследователям для поиска новых способов лечения и предотвращения заболеваний мозга. Чтобы помочь сформировать новую инициативу, National Institutes of Health (NIH) учредил рабочую группу в составе Консультативного комитета – директора NIH (ACD) для изучения новаторских начинаний под сопредседательством доктора Корнелии «Кори» Баргманн (Рокфеллеровский университет) и доктора Уильяма Ньюсома (Стэнфордский университет)[22 - Goals of ACD BRAIN Initiative Working Group 2.0 and Neuroethics Subgroup. www.braininitiative.nih.gov/strategic-planning/acd-working-and-sub-groups]. В их отчете «BRAIN 2025: A Scientific Vision»[23 - BRAIN 2025 Report. www.braininitiative.nih.gov/strategic-planning/brain-2025-report] сформулированы научные инициативные цели: выявление и экспериментальный доступ к различным типам клеток мозга для определения их роли в здоровье и развитии болезней.

В задачах проекта предполагается:

• провести интегрированную систематическую перепись типов нейрональных и глиальных клеток, выявить новые генетические и негенетические инструменты для доставки генов, белков и химических веществ к интересующим клеткам у животных и людей;

• составить карты головного мозга в нескольких масштабах с возможностью отображать связанные нейроны в локальных цепях и распределенных системах мозга, что позволит понять взаимосвязь между нейрональной структурой и функцией для анатомической реконструкции нейронных цепей на всех уровнях, от неинвазивной визуализации всего человеческого мозга до плотной реконструкции синаптических входов и выходов на субклеточном уровне;

• зарегистрировать динамическую нейронную активность из полных нейронных сетей в течение длительных периодов времени во всех областях мозга, что предоставит многообещающие возможности как для улучшения существующих технологий, так и для разработки совершенно новых технологий нейронной записи, включая методы, основанные на оптике, молекулярной генетике и нанонауке, охватывающие различные аспекты активности мозга;

• выявить причинно-следственную взаимосвязь между активностью мозга и поведением для последующего изменения динамики нервной цепи;

• изучить поведение человека с помощью объединения передовых генетических и оптических методов с использованием световых импульсов для выявления мозговых клеток, влияющих на поведение, для разработки нового поколения инструментов для оптогенетики, хемогенетики, а также биохимической и электромагнитной модуляции;

• разработать концептуальный фундамент для понимания биологических основ психических процессов посредством разработки новых теоретических инструментов и инструментов анализа данных.

Задачами исследовательской группы National science foundation (NSF) является создание набора физических и концептуальных инструментов, необходимых для определения функционирования здорового мозга на протяжении жизни человека[24 - National science foundation. BRAIN: Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologie. https://www.nsf.gov/news/special_reports/brain/initiative/]. Основная цель работы – выйти за пределы картирования мозга и найти взаимосвязь между поведением, деятельностью мозга в целом, его функциями, единичными клетками и субклеточными структурами.

Эта инициатива имеет большие перспективы для решения фундаментальных нейробиологических вопросов о здоровом функционировании мозга, создаст основы для усовершенствования методов лечения расстройств нервной системы или черепно-мозговых травм, направлена на многомасштабную интеграцию динамической активности и структуры мозга, нейротехнологии, количественную теорию и моделирование функций мозга.

Группа Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) разработала ряд программ, включая «Электрические рецепты» (ElectRx), направленных на помощь человеческому телу исцелить себя за счет нейромодуляции с помощью сверхминиатюрных устройств[25 - DARPA and the Brain Initiative. www.darpa.mil/program/our-research/darpa-and-the-brain-initiative]. Программа Neuro-Function, Activity, Structure and Technology (Neuro-FAST) ориентирована на обеспечение визуализации и декодирования активности мозга. Программа восстановления активной памяти (RAM) ориентирована на разработку и тестирование беспроводного, полностью имплантируемого медицинского устройства с нейронным интерфейсом для клинического использования человеком. Устройство будет способствовать формированию новых воспоминаний и восстановлению существующих, у людей, утративших эти способности в результате черепно-мозговой травмы или неврологического заболевания. Программа «Системная нейротехнология для новых методов лечения» (SUBNETS) направлена на создание имплантированных диагностических и терапевтических систем для лечения нейропсихологических заболеваний.

European Commission’s Human Brain Project реализует проект «Человеческий мозг» (HBP), являющийся флагманом Европейской комиссии по вопросам будущего и новых технологий, его цель – ускорить понимание человеческого мозга, добиться прогресса в определении и диагностике заболеваний мозга и разработать новые технологии. HBP имеет более 100 партнеров в 24 странах Европы и по всему миру. Основная цель HBP – представить к 2023 году совместную разработку первого проекта «каркаса» модели и симуляции человеческого мозга[26 - Human Brain Project. www.humanbrainproject.eu/en/].