Электроника, которую можно проглотить. Микроигольчатые пластыри. Капсула, которая может заменить инъекции инсулина. В лаборатории Джованни Траверсо основное внимание всегда уделяется улучшению жизни пациентов.
21 октября 2025 г. 
Каждый понедельник более ста сотрудников Лаборатории трансляционной инженерии Джованни Траверсо (L4TE) собираются в просторном классе в больнице Brigham and Women's Hospital на еженедельное лабораторное совещание. Здесь предусмотрены часы общения, питание для всех и информация по различным дисциплинам, от машиностроения до ветеринарии. Это место, где специалист по стволовым клеткам может оценить механическую конструкцию, а инженер-электрик – обнаружить дефект в механизме доставки лекарств. И это место, где всех объединяет одна цель: разработка новых способов доставки лекарств и мониторинга состояния организма для улучшения качества лечения пациентов.
Еженедельные встречи Траверсо объединяют специалистов, что, по словам сотрудников лаборатории, необычно даже для самых сотрудничающих исследовательских пространств. Но его лаборатория, включающая в себя собственного ветеринара и команду, специализирующуюся на исследованиях in vivo, устроена не так, как большинство. Будучи доцентом Массачусетского технологического института, гастроэнтерологом в Brigham and Women's и ассоциированным членом Института Брода, Траверсо возглавляет обширную исследовательскую группу, охватывающую различные институты, дисциплины и этажи лабораторных помещений как в Массачусетском технологическом институте, так и за его пределами.
Для лаборатории такого размера — охватывающей Массачусетский технологический институт, Институт Брода, Институт Бригама, Институт Коха и The Engine — это ощущается как нечто необычайно личное. Траверсо, занимающий должность профессора по развитию карьеры имени Карла Ван Тасселя (1925), известен тем, что приветствует каждого сотрудника по имени и назначает индивидуальные встречи каждые две-три недели, создавая атмосферу доверия и единения, царящую в лаборатории.
Это доверие крайне важно для команды, построенной на радикальном междисциплинарном подходе. L4TE объединяет инженеров-механиков и электриков, биологов, врачей и ветеринаров в уникально структурированной лаборатории со специализированными «ядрами», такими как команды по производству, биоаналитике и исследованиям in vivo. Такая структура позволяет исследователю плавно переходить от разработки биологической формулы к сотрудничеству с инженерами для определения наилучшего способа её доставки, не покидая экосистемы лаборатории. В этой культуре ценится опыт каждого, сотрудники разных дисциплин вносят свой вклад, а проекты напрямую направлены на достижение главной цели лаборатории: создание медицинских технологий, которые не только работают в теории, но и выдерживают долгий и непредсказуемый путь к пациенту.
«В основе нашей работы лежит реальная забота о пациенте, о личности и о том, как мы можем помочь сделать его жизнь лучше», — говорит Траверсо.
Помощь пациентам как можно скорее
Команда Траверсо разработала ряд новых технологий: звездообразную капсулу, которая раскрывается в желудке и доставляет лекарства в течение нескольких дней или недель; вибрирующую таблетку, имитирующую чувство сытости; технологию, лежащую в основе антипсихотической таблетки для приема раз в неделю, которая прошла III фазу клинических испытаний. (См. раздел «Разработка устройств для реального ухода» ниже.) Траверсо стал соучредителем 11 стартапов, призванных вывести подобные инновации из лаборатории в мир, каждый из которых был адаптирован к конкретной технологии и группе пациентов, которым он служит.
Но продукты — это лишь часть истории. Подход Траверсо отличается тем, как эти продукты разрабатываются и производятся. Во многих исследовательских группах первоначальные открытия развиваются в виде ранних прототипов, которые затем передаются другим командам — иногда в промышленность, иногда в клинические условия — для более углубленного тестирования и последующей коммерциализации. Лаборатория Траверсо обычно объединяет эти этапы в единую непрерывную систему, объединяя изобретение, создание прототипов, тестирование, итерации и обратную связь с клиницистами как работу единой междисциплинарной команды. Инженеры работают плечом к плечу с врачами, материаловеды — с микробиологами. Каждый день исследователь может начать утро, обсуждая исследование на животных с ветеринаром, провести вторую половину дня, дорабатывая механическую конструкцию, и завершить день встречей с экспертом по регулированию. Такая структура позволяет свести месяцы обмена информацией между отдельными командами к совместной среде L4TE.
«Это лаборатория, где, если вы хотите чему-то научиться, вы можете научиться всему, если захотите», — говорит Трой Цзылианг Канг, один из ученых-исследователей.
В области, где воплощение научных идей в практическое применение может занять годы (или застопориться на неопределенный срок), Traverso создал культуру, призванную сократить этот путь.
Спектр проблем, решаемых лабораторией, отражает её междисциплинарную открытость. Один из недавних проектов был направлен на замену инвазивных контрацептивных средств, таких как вагинальные кольца, биоразлагаемым инъекционным препаратом, который сначала представляет собой жидкость, затем затвердевает в организме и со временем безопасно растворяется.
Другой проект решает задачу доставки лекарств непосредственно в кишечник, минуя слизистый барьер, препятствующий многим методам лечения. Для Канга, чей дед умер от рака желудка, эта работа носит личный характер. Он разрабатывает устройства, сочетающие традиционные лекарства с электроцевтикой — методами лечения, использующими электрическую стимуляцию для воздействия на клетки или ткани.
«Я пытаюсь найти механический подход, пытаясь понять, сможем ли мы действительно с помощью физических и механических подходов преодолеть эти барьеры и доставить электроцевтики и лекарства в кишечник», — говорит он.
В области, где процесс воплощения научных идей в практическое применение может занять годы (или застопориться на неопределённый срок), 49-летний Траверсо создал культуру, призванную сократить этот путь. Исследователи сосредоточены на разработке устройств, имеющих клиническую значимость, чтобы помочь людям в краткосрочной перспективе. И они не ждут, пока кто-то извне поддержит идею. Они часто инициируют сотрудничество с предпринимателями, инвесторами и партнёрами для создания стартапов или вывода проектов на ранние этапы испытаний, а то и вовсе занимаются этим самостоятельно. Проекты в лаборатории L4TE амбициозны, но цель проста: решать важные проблемы и создавать инструменты для воплощения этих решений в жизнь.
Набиль Шалаби, преподаватель медицины в Гарварде/BWH, научный сотрудник Института Брода и научный сотрудник лаборатории Траверсо, кратко резюмирует отношение к делу: «Я бы сказал, что эта лаборатория на самом деле занимается одним делом — помощью людям».
Врач-изобретатель
Путь Траверсо в медицину и инженерию начался вдали от больниц и лабораторий, где он работает сегодня. Родившись в Кембридже, Англия, он переехал с семьёй в Перу ещё в детстве. Его отец вырос там в семье с итальянскими корнями, а мать родом из Никарагуа. Большую часть детства он провёл в Лиме, пока политические потрясения в Перу не заставили его семью переехать в Торонто, когда ему было 14 лет.
В старших классах, досрочно завершив большую часть обязательных курсов, он последовал совету учителя химии и присоединился к кооперативной программе, которая открыла ему некоторые перспективы карьерного роста. Это решение привело его в генетическую лабораторию Детской больницы Торонто, где он проводил послеобеденные часы, помогая картировать 7-ю хромосому и изучая молекулярные методы, такие как ПЦР.
«В старших классах школы, да и до этого, мне всегда нравилась наука», — говорит Траверсо.
После занятий он ехал на метро в центр города и погружался в мир практической науки, работая вместе с аспирантами на заре геномики.
«Я действительно влюбился в повседневную жизнь, в сам процесс и в то, как человек задает вопрос, а затем пытается ответить на него экспериментальным путем», — говорит он.
К окончанию средней школы он уже начал понимать, как могут пересекаться наука и медицина. Он поступил на медицинский факультет Кембриджского университета, но на втором курсе связался с Бертом Фогельштейном, специалистом по биологии рака, и присоединился к его лаборатории в Университете Джонса Хопкинса на лето. Работа нашла отклик. К концу стажировки Фогельштейн спросил, не хочет ли он остаться и получить докторскую степень. Траверсо согласился, приостановив обучение после получения степени бакалавра в области медицинских наук и генетики и переехав в Балтимор, чтобы начать работу над докторской диссертацией по молекулярной биологии.
Будучи аспирантом, он сосредоточился на ранней диагностике рака толстой кишки, разработав метод выявления мутаций в образцах кала – концепция, впоследствии лицензированная компанией Exact Sciences и используемая в тесте Cologuard. Получив докторскую степень (и получив место в списке перспективных молодых новаторов TR35 журнала Technology Review за 2003 год), он вернулся в Кембридж, чтобы закончить медицинский факультет, и провёл следующие три года в Великобритании, в том числе год в качестве ординатора (аналог клинической практики в США).
Траверсо решил совмещать клиническую практику с исследовательской деятельностью, поскольку считал, что одно усиливает другое. «Я чувствовал, что эти знания помогут в развитии будущих исследований», — говорит он.
Поэтому в 2007 году, когда Траверсо начал ординатуру по внутренним болезням в Brigham and Women's, он также обратился в Массачусетский технологический институт (MIT), где обратился к профессору института Роберту Лангеру, доктору наук 1974 года. Хотя Траверсо не имел опыта работы в области химической инженерии, как и Лангер, он увидел ценность в сочетании клинических исследований с исследованиями в области материаловедения, проводимыми в лаборатории профессора, где разрабатываются полимеры, наночастицы и другие новые материалы для решения биомедицинских задач, таких как точная доставка лекарств к пораженным тканям или обеспечение длительного лечения с помощью имплантируемых устройств. Лангер принял его в свою группу в качестве постдокторанта.
В лаборатории Лангера он нашёл место, где клинические проблемы порождали инженерные решения, и где эти решения разрабатывались с самого начала с учётом потребностей пациента. Многие идеи Траверсо возникли непосредственно во время его работы в больнице: можно ли доставлять лекарства таким образом, чтобы пациентам было проще принимать их регулярно? Можно ли разработать лекарство так, чтобы его не нужно было хранить в холодильнике в сельской клинике? А уход за пациентом, проглотившим осколки стекла, которые в итоге вышли без повреждений, привёл Траверсо к пониманию устойчивости желудочно-кишечного тракта к острым предметам, что вдохновило его на работу над микроигольной таблеткой.
«Мы много думаем и делаем по этому поводу: как облегчить людям получение терапии при заболеваниях, которыми они могут страдать?» — говорит Траверсо. Как они могут «действительно улучшить здоровье, будь то улучшение питания или помощь женщинам в контроле над своей фертильностью?»
Хотя лаборатория порой работает как инкубатор стартапов, ее основатель все равно мыслит как врач.
Расширение масштабов для помощи большему количеству людей
Траверсо стал соучредителем нескольких компаний, помогающих коммерциализировать изобретения своей группы. Некоторые из них нацелены на решение глобальных проблем здравоохранения, например, разработку более экологичных средств индивидуальной защиты (СИЗ) для медицинских работников. Другие борются с хроническими заболеваниями, требующими постоянного приема лекарств, такими как ВИЧ, шизофрения, диабет, разрабатывая длительно действующие пероральные или инъекционные препараты.
С самого начала материалы, размеры и механизмы выбираются не только с учётом лабораторных характеристик. Исследователи также учитывают нормативные требования, производственные ограничения и безопасность использования у пациентов.
«Мы определённо хотим разрабатывать эти устройства из безопасных материалов или безопасного размера», — говорит Джеймс Макрей, сертифицированный специалист по медицинскому оборудованию (SM) 22 года рождения, доктор философии 25 года рождения. «Мы учитываем эти нормативные ограничения, которые могут возникнуть в условиях компании, на ранних этапах нашего исследовательского процесса». В рамках своей докторской работы с Traverso Макрей создал капсулу для отслеживания состояния здоровья, которую можно просто проглотить и забыть. Капсула может оставаться в желудке месяцами, и для её установки не требуется хирургическое вмешательство, как в случае с имплантатом. Капсула измеряет мельчайшие изменения температуры желудка, происходящие каждый раз, когда человек ест или пьёт, обеспечивая непрерывную запись пищевых привычек, гораздо более надёжную, чем то, что могут зафиксировать внешние устройства или самоотчётность. Эта технология может дать новое представление о том, как такие препараты, как Оземпик и другие препараты на основе ГПП-1, изменяют поведение — а это, как известно, сложно контролировать. С самого начала Макрей привлекал внешние компании и консультантов по регулированию для будущих испытаний на людях.
Траверсо описывает работу лаборатории как «континуум», сравнивая исследовательские проекты с детьми, которые рождаются, воспитываются и в конечном итоге отправляются в мир, чтобы процветать и помогать людям.
Для сотрудника лаборатории Мэтта Мёрфи, инженера-механика, управляющего одним из основных участков механического производства, такой подход — одна из причин успеха. Работая с исследователями над проектами, охватывающими множество дисциплин — машиностроение, электронику, материаловедение, биологию, — он теперь готовится основать компанию с одним из постдоков Траверсо.
«У меня такое чувство, будто я получил степень доктора наук, просто проработав здесь четыре года и участвуя в проектах в сфере здравоохранения», — говорит он. «Это была потрясающая возможность увидеть первые этапы становления компании и то, как ранние исследования действительно способствуют коммерциализации новых технологий».
Специализированные «ядра» лаборатории обеспечивают проектам постоянную поддержку и позволяют использовать обширный опыт, независимо от количества студентов и постдоков. Если возникает проблема в области, в которой у сотрудника лаборатории ограниченные знания, скорее всего, кто-то другой обладает таким опытом и с радостью поможет. «Культура настолько развита, что все хотят учить друг друга», — говорит Мерфи.
Создание возможностей
В лаборатории Траверсо сотрудники имеют возможность проводить технически сложные исследования, поскольку созданная им культура побуждает их осваивать новые дисциплины, брать на себя ответственность за проекты и представлять, как их работа может развиваться дальше. Для некоторых это означает стать соучредителем компании. Для других — уйти с навыками и связями, чтобы сформировать свою следующую масштабную идею.
«Он даёт вам и свободу действий, и поддержку», — говорит Айзек Такер, постдок L4TE в Институте Брода. «Джио доверяет руководителям своей лаборатории просто выполнять задачи». Макрей добавляет, что Траверсо мастерски выявляет «болевые точки» в исследованиях и предоставляет необходимые ресурсы для устранения препятствий, что способствует эффективному продвижению проектов.
Проект, возглавляемый Кимберли Биггс, ещё одним постдоком L4TE, демонстрирует подход лаборатории к решению сложных задач. Биггс, финансируемая Фондом Гейтса, разрабатывает способ стабилизации терапевтических бактерий, используемых для лечения новорожденных и женского здоровья, чтобы они оставались эффективными без охлаждения, что критически важно для пациентов в регионах, где отсутствуют надёжные цепочки поставок с контролируемой температурой. Будучи биохимиком по образованию, она никогда не работала с устройствами до прихода в лабораторию, но тесно сотрудничала с командой по изготовлению механических устройств, чтобы встроить свою бактериальную терапию для таких состояний, как бактериальный вагиноз и рецидивирующие инфекции мочевыводящих путей, в интравагинальное кольцо, которое может высвобождать препарат постепенно. По её словам, Траверсо оказал ей «невероятное доверие» в качестве руководителя проекта с самого начала, но продолжал регулярно контактировать с ней, следя за тем, чтобы не возникало «значительных препятствий» и чтобы она достигала всех целей, которые хотела достичь для своего карьерного роста.
Траверсо поощряет сотрудничество, формируя проектные группы, в состав которых входят инженеры, врачи и ученые из других областей. По его словам, такая стратегия может иметь преобразующий эффект.
«Если у вас всего один эксперт, он ограничен своими знаниями», — объясняет он. «Но когда вы объединяете инженера-электрика с биологом или врачом, они видят проблему или задачу совершенно иначе». В результате «вы видите то, что, возможно, даже не считали возможным», — говорит он. Он добавляет, что для перехода проекта от концепции к успешному клиническому испытанию «нужна целая деревня». Это «сложный, многоэтапный, многолетний» процесс, требующий «десятков, если не сотен миллионов долларов усилий».
Хорошие идеи заслуживают проверки.
Часть лаборатории Траверсо, расположенная в инкубаторе «сложных технологий» The Engine, и единственная академическая группа, работающая там, занимает частную лабораторию на 30 рабочих мест, а также общие производственные площади, тяжёлое оборудование и общие помещения со специализированным лабораторным оборудованием. Сочетание выделенных и общих ресурсов помогло снизить первоначальные расходы на оборудование для новых проектов, а насыщенная стартапами среда обеспечивает лёгкий доступ к потенциальным партнёрам, венчурному капиталу и путям коммерциализации. Работа Биггса над бактериальными методами лечения — один из проектов лаборатории в The Engine. Среди других проектов — разработка электроники для устройств на основе капсул и аппликатора для микроигольчатых пластырей.
Философия Траверсо заключается в следующем: «ошибайтесь хорошо, ошибайтесь быстро и двигайтесь дальше».
На краю одного из столов представлены «голубые небеса» – исследования по теме, которая давно интересует Траверсо: паста. Этот многосторонний проект, возглавляемый аспирантом Джеком Ченом, включает использование генеративного ИИ для разработки новых форм пасты с превосходной адгезией соуса. Чен и его коллеги, от шеф-поваров до экспертов по гидродинамике, применяют к этому исследованию ту же аналитическую строгость, что и к медицинским приборам. Это увлекательная работа, но в то же время отражающая микрокосм корпоративной культуры лаборатории: междисциплинарная по своей сути, не боящаяся пересекать границы и основанная на убеждении Траверсо в том, что хорошие идеи заслуживают проверки, даже если они терпят неудачу.
«Я бы сказал, что большинство проектов, в которых я когда-либо участвовал, провалились», — говорит он. «Но, думаю, это зависит от того, что считать неудачей». Он говорит, что большинство проектов, над которыми он работал первые полтора года своей докторской диссертации, либо «вроде как работали», либо не работали вовсе, что заставило его отступить и выбрать другой подход, который в конечном итоге привёл к разработке высокоэффективной методики, которая сейчас используется в тесте Cologuard. «Даже если наша гипотеза не сработала или сработала не так, как мы предполагали, сам процесс, я думаю, ценен», — говорит он. Поэтому его философия — «проваливаться хорошо, проваливаться быстро и двигаться дальше».
На практике это означает поощрение студентов и постдокторантов браться за решение крупных, неопределенных проблем, понимая, что тупик — это не конец их карьеры, а лишь возможность научиться лучше справляться со следующим вызовом.
Макрей помнит, как крупная программа, находившаяся в разработке два-три года, резко изменила курс после того, как её спонсор сменил приоритеты. Команда готовила устройство для испытаний на безопасность на людях; внезапно эта цель была утрачена. Вместо того, чтобы отложить работу, Траверсо призвал группу использовать её как возможность «снова проявить немного больше креативности» и исследовать новые направления, говорит Макрей. Этот поворот дал толчок его работе над автономной системой доставки лекарств, открыв направления исследований, которыми команда ранее не занималась. В этой системе пациенты проглатывают две капсулы, взаимодействующие в желудке. Когда сенсорная капсула обнаруживает аномальный сигнал, она направляет вторую капсулу для высвобождения лекарства.
«Он часто говорил: «Я стараюсь не тратить время попусту. Время — это то, что нельзя купить обратно. Время — это то, что нельзя отложить на потом».
Кимберли Биггс
«Когда что-то не работает, просто убедитесь, что оно не работает, и вы уверены, почему это не работает», — говорит Траверсо своим студентам. «Это биология? Это материаловедение? Это механика, которая по какой-то причине не работает?» Он демонстрирует этот диагностический подход и важность сохранения импульса.
«Он часто говорит: „Я стараюсь не тратить время попусту. Время — это то, что нельзя купить обратно. Время — это то, что нельзя отложить на потом“», — говорит Биггс. «И поэтому, когда вы сталкиваетесь с какими-то трудностями, он всегда готов помочь их решить».
Преподавательская деятельность Траверсо отражает ту же взаимосвязь между изобретением, риском и реальным воздействием. В рамках курса «Трансляционная инженерия», одного из его курсов для аспирантов в Массачусетском технологическом институте, он приглашает экспертов из FDA, больниц и стартапов, чтобы обсудить реалии внедрения медицинских технологий в мир.
«Он поделился с нами своими связями», — говорит Мёрфи, который прошёл курс, работая в лаборатории. «Теперь, когда я пытаюсь раскрутить компанию, я могу связаться с этими людьми».
Хотя сейчас Траверсо посвящает большую часть своего времени исследованиям и преподаванию, он продолжает вести стационарную практику в Бригеме, участвуя в консультационной службе — команде гастроэнтерологов и студентов-медиков, курирующих уход за пациентами, — несколько недель в году. Поддержание связи с пациентами позволяет чётко представлять проблемы и помогает принимать решения о том, какие задачи следует решать в лаборатории.
«Я думаю, что перед нами стоят определенные головоломки, и меня тяготеют к тем областям, где есть решение, которое поможет людям в ближайшем будущем», — говорит он.
Для Траверсо мерилом успеха является не сложность инженерных решений, а эффективность результата. Цель всегда — терапия, которая подходит нуждающимся людям, где бы они ни находились.
Разработка устройств для реального ухода
Пример недавних исследований Лаборатории трансляционной инженерии Траверсо
Механическое клейкое устройство, созданное по образцу рыбы-прилипала, прилипает к мягким влажным поверхностям; его можно использовать для доставки лекарств в желудочно-кишечный тракт или для мониторинга водной среды.
Таблетка, созданная на основе технологии Траверсо, которую можно принимать раз в неделю, постепенно высвобождает лекарство в желудке. Она предназначена для пациентов с такими заболеваниями, как шизофрения, гипертония и астма, которым сложно принимать лекарства каждый день.
Новый метод введения инъекционных препаратов использует более тонкие иглы и меньшее количество инъекций . Препараты, вводимые в виде суспензии мельчайших кристаллов, формируют под кожей «депо», которое может сохраняться месяцами или годами.
Белок, полученный из крошечных тихоходок, также известных как «водяные медведи», может защитить здоровые клетки от радиационного повреждения во время лечения рака , снижая серьёзные побочные эффекты, которые многие пациенты считают слишком тяжёлыми для переносимости. Введение мышам информационной РНК, кодирующей этот белок, привело к выработке достаточного количества этого белка для защиты здоровых клеток.
Надувной желудочный баллон можно увеличивать перед едой, чтобы предотвратить переедание и помочь людям сбросить вес.
Вдохновленная тем, как кальмары используют струи для выстреливания чернильными облаками, капсула высвобождает дозу лекарств непосредственно в желудочно-кишечный тракт . Она может стать альтернативой инъекциям таких препаратов, как инсулин, а также вакцинам и методам лечения ожирения и других нарушений обмена веществ.
Имплантируемый датчик может предотвратить передозировку опиоидов . Датчик, вживлённый под кожу, быстро высвобождает налоксон при обнаружении передозировки.
Устройство для скрининга рака шейки матки обеспечивает чёткий обзор шейки матки, вызывая меньше дискомфорта, чем традиционное гинекологическое зеркало. Оно достаточно доступно по цене для использования в странах с низким и средним уровнем дохода.
Источник: www.technologyreview.com
