Но реализация этих преобразовательных достижений не гарантируется. Ключом к их реализации, как утверждается в новом историческом отчете, будет стратегическая и устойчивая поддержка «конвергенции»: слияние подходов и идей из исторически различных дисциплин, таких как инженерия, физика, информатика, химия, математика и другие. Науки о жизни.
Доклад «Конвергенция: будущее здравоохранения» был подготовлен под сопредседательством Тайлера Джекса, Дэвида Х. Кох профессор биологии и директор Института Коха Массачусетского технологического института по интегративным исследованиям рака; Сьюзан Хокфилд, известный нейробиолог и почетный президент Массачусетского технологического института; и Филиппа Шарпа, профессора института Массачусетского технологического института и лауреата Нобелевской премии, и будут представлены в Национальных академиях наук, инженерии и медицины в Вашингтоне 24 июня.
Отчет основан на мнениях нескольких десятков экспертов-участников двух семинаров, а также на материалах ученых и исследователей из академических кругов, промышленности и правительства. Их усилия позволили выработать широкий спектр рекомендаций по продвижению исследований конвергенции, но в отчете прежде всего подчеркивается одно критическое препятствие: нехватка федерального финансирования для областей конвергенции.
«Наука о конвергенции продвинулась по многим направлениям, от нанотехнологий до регенерации тканей», — говорит Шарп. "Хотя обещание было признано, финансирование, выделяемое на конвергентные исследования в биомедицинской науке, невелико, и его необходимо увеличить. Фактически, нет федерального агентства, отвечающего за финансирование конвергенции в биомедицинских исследованиях."
Национальные институты здравоохранения (NIH) являются основным источником финансирования исследований в области биомедицины в Соединенных Штатах. В 2015 году только 3 процента всех основных исследователей, финансируемых NIH, были из инженерных, биоинженерных, физических, биофизических или математических факультетов.
Соответственно, авторы отчета призывают увеличить финансирование NIH исследований конвергенции как минимум до 20 процентов бюджета агентства.
Прогресс и потенциал
В 2011 году Массачусетский технологический институт выпустил официальный документ, в котором изложена концепция конвергенции. Конвергенция — это больше, чем просто междисциплинарные исследования, конвергенция влечет за собой активную интеграцию этих разнообразных методов исследования в единое стремление к достижениям, которые изменят здравоохранение и другие сектора, от сельского хозяйства до энергетики.
В новом отчете излагается более полное видение того, чего могут достичь исследования, основанные на конвергенции, а также конкретные шаги, необходимые для реализации этих достижений.
«В отчете 2011 года утверждается, что конвергенция стала следующей революцией в исследованиях в области здравоохранения вслед за молекулярной биологией и геномикой», — говорит Джекс. "Этот отчет помог выявить важность и растущее значение конвергенции в исследованиях в области здравоохранения.
Этот отчет отличается. Он открывает нам истинную стратегию исследований в области здравоохранения, основанных на конвергенции."
В опубликованном сегодня отчете четко говорится, что, несмотря на такие препятствия, эта «третья революция» уже идет полным ходом. Исследования, основанные на конвергенции, стали стандартной практикой в Массачусетском технологическом институте, особенно в Институте Коха и Институте медицинской инженерии и науки.
«Около трети всех инженеров Массачусетского технологического института вовлечены в тот или иной аспект конвергенции», — говорит Шарп. "Этот факультет оказывает огромное влияние на биомедицинскую науку, и в будущем оно будет только расти. Другие университеты начинают развиваться по аналогичным путям."
Действительно, подходы, основанные на конвергенции, становятся все более распространенными во многих других новаторских университетских программах, в том числе в Институте биологической инженерии Висса при Гарвардском университете и новом Институте молекулярной инженерии Чикагского университета.
В отчете также указывается на несколько новых федеральных инициатив, которые используют модель исследования конвергенции для решения некоторых из наиболее острых проблем общества в области здравоохранения.
Например, Инициатива по исследованию мозга через продвижение инновационных нейротехнологий (BRAIN), запущенная администрацией Обамы в 2013 году, направлена на улучшение нашего понимания того, как взаимодействуют отдельные клетки и нейронные цепи, с целью разработки новых способов лечения и профилактики заболеваний мозга.
И Национальная инициатива по борьбе с раком, запущенная ранее в этом году для ускорения исследований по разработке противораковых вакцин и методов раннего обнаружения и анализа геномных опухолей, также будет работать в основном с использованием инструментов и подходов конвергенции.
Но интеграция новых технологий и методов из геномики, информатики, нанотехнологий и молекулярной биологии может продвинуть нас еще дальше.
В отчете выделяются три основные области болезней — расстройства мозга, инфекционные заболевания и иммунология и рак, а также многообещающие подходы к их решению, основанные на конвергенции.
В нем также представлены тематические исследования четырех новых категорий технологий: расширенная визуализация тела, нанотехнологии для доставки лекарств и терапии, регенеративная инженерия, а также большие данные и информационные технологии в области здравоохранения.
Выборка дает представление об их трансформирующем потенциале. Методы конвергенции могут позволить перестроить гены комаров для устранения вируса Зика, денге и малярии.
Они могут помочь решить возникающую угрозу лекарственно-устойчивых бактериальных штаммов, которыми заражено более двух миллионов человек в США.S. каждый год. Иммунотерапия, основанная на конвергенции, может активировать иммунную систему человека для борьбы с раком, перепрограммируя Т-клетки или антитела человека для поиска и атаки опухолевых клеток. Методы больших данных могут использоваться для генерации и анализа огромных объемов данных о воздействии на людей промышленных химикатов, токсинов окружающей среды и инфекционных агентов, создавая новую область «химии воспитания», чтобы дополнить «химию природы», разработанную документация генома человека.
«Конвергенция может произойти как раз вовремя, — говорит Хокфилд, — учитывая наше быстро стареющее население, растущий уровень хронических заболеваний и растущие расходы на здравоохранение из-за демографических тенденций во всем развитом мире.
Но мы должны преодолеть серьезные препятствия, чтобы достичь конвергенции."
Развитие конвергенции
В отчете утверждается, что для реализации всего потенциала революции конвергенции потребуется гораздо более амбициозная и стратегическая координация и сотрудничество между отраслями, правительством и научными кругами.
Соответственно, в отчете содержится призыв к согласованным совместным усилиям федеральных агентств, университетов и промышленности по разработке новой стратегической дорожной карты для поддержки исследований, основанных на конвергенции. В качестве следующего конкретного шага авторы отчета рекомендуют создать межведомственную рабочую группу по конвергенции с участием NIH, Национального научного фонда и других федеральных агентств, участвующих в финансировании научных исследований, таких как Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов и Министерство энергетики.
Другие насущные проблемы включают процессы рассмотрения грантов, основанные на узких устаревших дисциплинарных структурах, которые ограничивают доступность ресурсов для межфункциональных исследовательских групп.
В отчете также предлагаются новые методы для развития «культуры конвергенции» в академических учреждениях: межведомственный найм и пересмотр владения, конвергенция, «кластерный найм» и гранты на карьеру, а также новые программы докторантуры, в которых студенты разрабатывают свои собственные программы на получение степени вне дисциплинарных границ.
Если потенциал конвергенции велик, то и ставки тоже.
«Конвергенция превратилась из маленького саженца в прорастающее растение, но чтобы стать большим деревом и фруктовым садом, приносящим плоды на десятилетия в будущем, его нужно питать, расширять и культивировать прямо сейчас», — говорит Шарп. "Студенты должны получать образование, необходимо поощрять сотрудничество и выделять ресурсы, чтобы обеспечить процветание конвергенции."
«Эта интеграция важна для решения великих задач будущего: постоянного роста доступности и качества здравоохранения, роста экономики и предоставления ресурсов для населения будущего."