Виртуальная реальность
Представьте то потрясение, которое я, посвятивший жизнь изучению и лечению рака, получил, увидев обложку «Форчун» с заголовком «Почему мы проигрываем войну с раком». Казалось, на меня показывают пальцем и рассказывают всем, какой я ужасный врач. Онкологию критикуют последние несколько десятилетий, и понятно, что автор статьи хотел нанести еще один укол. Но, несмотря на первую реакцию, я считал и считаю, что такой вид критики необходим. Меня вдохновляет задача починить то, что не работает. Как я уже много раз говорил, если мы поймем, что болезни, включая рак, это не только молекулярные дефекты, то найдем и новые пути их лечения.
При изучении параметров такого состояния, как рак, даже если вы не знаете, что это за переменные, необходимо понимать исходные данные. Для ясности: представьте себе, что я буду мерить вам температуру в течение 30 дней, чтобы узнать среднее значение. Допустим, среднее значение оказалось нормальным +36,6 °С. Вот и хорошо. Но если в один из дней температура подскочила до +38 °С, а потом вы приняли аспирин, и все пришло в норму, то я не увижу этого подъема температуры. Это иллюстрация к одной из фундаментальных проблем медицины: мы посещаем врачей раз в год, если вообще посещаем. В этот единственный визит врач получает статичные значения нескольких показателей – температуры, артериального давления, массы тела и т. д. Но у врача нет данных о том, как менялись эти показатели между визитами и насколько изменились данные.
Выше рассказано, как в течение нескольких месяцев я носил прибор, который показывал, сколько калорий я сжигал каждый день. Эксперимент открыл мне глаза на то, что я бы обязательно пропустил, если бы лишь рассчитывал средний расход калорий путем измерения в случайные моменты времени в пределах суток. Устройство записало все мои движения в течение суток – и выявилось, что три часа в день я неподвижно сижу за столом. А как мы уже видели, сидение имеет серьезные последствия – в основном повышение вероятности множества заболеваний.
Итак, если вы думаете о болезни как о системе, то вы понимаете: есть то, что на «входе», то, что на «выходе», и состояние посредине.
«Состояние», в действительности – это человек, пациент. Это – вы или я. «Вход» – это такие факторы, как окружающая среда, рацион, лекарства, иногда генетические мутации. «Выход» – это симптомы. Что-то болит? Состояние ухудшается? Чувствуете вздутие? И т. д. Врач изменяет «вход»: например, прописывает агрессивную химиотерапию – а потом спрашивает, изменился ли «выход» в лучшую сторону? Уменьшилась ли боль? Улучшилось ли состояние?
Часть сегодняшней задачи по совершенствованию терапии рака, которую впоследствии можно будет распространить на лечение других заболеваний, это перенос описанных новых технологий в виртуальную реальность. В 2009 году я работал вместе с Дэнни Хиллисом и Парагом Маликом: мы собирали предложения для Национального института рака в рамках программы «Точные науки в Онкологическом центре». Наш центр, основанный на 16-миллионный грант от НИР, собрал команды семи ведущих организаций для разработки источников данных и измерений, с помощью которых можно создать «виртуальную раковую опухоль». Источником данных стало секвенирование единичных клеток – чтобы получить возможность потрогать единичную раковую клетку. Когда я говорю «потрогать», то подразумеваю именно это: возможность физически ткнуть клетку маленьким инструментом так же, как вы тыкаете пальцем в плечо знакомого, чтобы привлечь его внимание. Казалось бы, такой метод изучения клетки ненаучен, но на самом деле это один из наиболее тонких тестов для изучения состояния клетки. Кроме того, это эффективная техника для выяснения ответа клетки. А «жесткость» клетки отражает всю биологию клетки и окружающей эту клетку среды.
Основываясь на этой информации, можно будет смоделировать рак и его взаимодействие с организмом и разработать новые и, надеюсь, более точные методы контроля рака. В основе таких возможностей лежит построение многоуровневой модели, включающей уровни клетки, опухоли, органа и тела. Появится возможность играть с виртуальной опухолью, как в компьютерной игре, и смотреть, что получается. Что, если внести мутацию в этот ген? Что, если изменить систему в этом месте? Сложно поверить, что мы до сих пор не проводим такие эксперименты. Как правило, мы лишь закидываем в пациента препарат и смотрим, что получается. Но для таких экспериментов технологии еще не были достаточно развитыми. До последнего времени.
Если это все кажется вам научной фантастикой, достойной фильма с Итаном Хоуком и Умой Турман, то вот небольшой пример из области спорта, который многим обязан взаимодействию со сложным компьютерным моделированием.
