Искусство открытий*

Из-за исторической приверженности к открытиям я решил поговорить на эту тему и назвал свою лекцию «Искусство открытий».

Рональд С. Гиббс, доктор медицины, кафедра акушерства и гинекологии Колорадского университета и Научный центр здоровья, Денвер, США

В этом аспекте я рассматриваю три моих главных интеллектуальных увлечения: историю, картографию, а также акушерство и гинекологию.

Любопытство

Всякое открытие начинается с вопроса. Любопытство и дух авантюризма заставляют большинство людей спрашивать себя: что же находится за линией горизонта? В XIX столетии человечество сделало беспрецедентный рывок вперед не только в географических открытиях, но и в химии, физике и в других областях знаний.

Какова же природа прогресса в научных открытиях? В предисловии к своей книге «Открытие ВИЧ как причины СПИДа» Галло и Монтанье охарактеризовали научный прогресс как «редко следующий прямым путем. Обычно он сопровождается многими неожиданными отклонениями, с совпадением хороших и плохих идей, удач и невезения».

В августе 1768 г. научная экспедиция отправилась из Портсмута (Англия) в путешествие за новыми открытиями, чтобы достичь самых дальних пределов Земли. На борту корабля находились выдающиеся ученые, превосходные навигаторы и новейший научный инструментарий. Предстоящие открытия должны были восполнить пробелы в знаниях о размерах и конфигурации нашего мира. Цель экспедиции заключалась также в наблюдении парада планет (прохождение Венеры через меридиан) и в изучении юго-западной части Тихого океана – его флоры и фауны.

Что же представляет собой парад Венеры и почему наблюдению за ним придавалось столь важное значение? Известно, что парад планет предсказуем и повторяется с интервалом от 8 до 122 лет, когда Земля и Венера располагаются в один ряд относительно Солнца. Последний парад планет происходил в июне 2004 г. (рис. 2).

Для точного определения продолжительности парада планет ученые должны были дать ответ на вопросы столетней давности: каковы диаметр Земли, расстояние от Земли до Солнца и размеры Вселенной?

Парад планет 1639 г. зафиксировали только два наблюдателя на всем земном шаре. Одним из них был английский астроном и священник Джереми Хоррокс. Из-за облачности, а также из-за того, что наблюдения проводились на недостаточном отдалении друг от друга, их результаты оказались далеко не идеальными. Согласно определению Галло и Монтанье, они представляли собой совпадение «плохих идей» и «невезения».

Удача откладывалась на восемь лет, до очередного парада планет. Мэор писал в книге, посвященной параду планет, что наука по своей природе – это череда постоянных попыток, и неудача одной попытки только стимулирует ученых предпринимать новые. Незамедлительно были предприняты приготовления к параду планет 1769 г. Теперь ученые знали, что для получения более точных измерений наблюдения следует проводить на станциях, расположенных как можно дальше друг от друга. Наибольшее число наблюдений требовалось провести в Европе, несколько – в Северной Америке. Около 70 экспедиций организовали Испания, Франция, Дания, Швеция и Россия. Экспедиция, которая запомнилась общественности более всего, – путешествие английских ученых на Таити.

Технология

Однако даже просто добраться до острова, расположенного на расстоянии половины кругосветного путешествия от Англии, было непростой задачей. В начале XVIII века мореплаватели не могли точно определить собственное местоположение в открытом море, и в 1707 г. британская флотилия потерпела крушение у небольшой группы островов, всего лишь в 20 милях от юго-восточного побережья Англии

.

Ужасное невезение, навигационное бедствие, которое испытала нация всемирно известных мореплавателей, привело к тому, что британским парламентом был принят «Акт о долготах» и предложена огромная награда в 20 тыс. фунтов стерлингов (12 млн долл. США сегодня) тому, кто найдет способ определения долготы в открытом море. Благодаря интриге, настойчивости и смелости, человек по имени Джон Гаррисон решил эту проблему. Пока ученые от Галилео до Ньютона пытались найти ответ посредством сложных измерений и громоздких вычислений, Джон Гаррисон рискнул предложить чрезвычайно простое решение. Он сделал вывод, что, имея точный хронометр, можно легко и быстро определить расстояние от Гринвичского меридиана, а затем вычислить точную долготу. Несмотря на то что идея, положенная в основу решения, была очень проста, Джону Гаррисону потребовалось 30 лет для преодоления технических препятствий и получения вознаграждения. Для экспедиции 1709 г. к берегам Таити первая часть удачи состояла в том, что ее участники обладали новой, крайне важной технологией измерения долготы.

Благотворители

Непосредственным организатором экспедиции являлось Королевское общество, наиболее влиятельное научное общество Англии. Оно было «совершенно независимо от церкви и государства и гордилось свободой от традиций и предрассудков».

Однако Королевское общество из-за своей бедности не могло оснастить экспедицию и поэтому ходатайствовало перед королем Георгом III о выделении необходимых ресурсов. После «относительно небольшой дискуссии» король составил петицию и направил ее в Адмиралтейство на предмет предоставления судна, капитана и команды.

Граф Сэндвич (Джон Монтэгю), первый лорд Адмиралтейства, должен был назначить капитана. Историки приписывают ему появление термина «сэндвич», обозначающего популярный ныне бутерброд.

На борту корабля находился Джозеф Бэнкс, образованнейший и весьма состоятельный человек. Он был выдающимся ботаником и натуралистом, впоследствии став президентом Королевского общества. В экспедиции приняли участие и другие известные ученые. Экспедиция отправилась в путь на судне королевского флота «Эндевор» (The HMS Endeavour) под командованием сорокалетнего капитана незнатного происхождения, рекомендованного первым лордом Адмиралтейства Сэндвичем. Блестящий навигатор, картограф, антрополог и внимательный натуралист, капитан разрабатывал инновационные рационы для радикального уменьшения заболеваемости цингой среди членов команды. Имя этого величайшего исследователя, ставшее легендой во всем мире, – Джеймс Кук. Для экспедиции основной удачей было то, что именно этот человек командовал судном.

Руководство

Покинув Англию 26 августа 1768 г., барк «Эндевор» пересек Aтлантический океан, преодолел вероломный Магелланов пролив и прошел половину Тихого океана, достигнув Таити 12 апреля 1769 г., то есть за семь недель до парада планет (рис. 3). На северном побережье острова соорудили астрономическую обсерваторию. Сегодня это место известно как Точка Венеры, и названо оно так в знак признания проведенных здесь научных экспериментов. Именно здесь ученые наблюдали парад планет от начала до конца – почти 6 ч подряд. На основании этих наблюдений и данных, полученных более 70 станциями по всему земному шару, расстояние от Земли до Солнца было определено до 92-96 млн миль, реально – 93 млн миль. Подготовка, настойчивость и терпение участников экспедиции были вознаграждены сполна.

После достижения первой цели Кук поставил перед собой вторую. Исследователи установили, что Новая Зеландия представляет собой два острова, разделенных проливом (по сей день носящим имя Кука). Это были первые европейцы, составившие карту восточного побережья Австралии. Затем они отправились в голландский порт Батавия (современная Джакарта) и, наконец, домой.

«Эндевор» возвратился в родной порт в июле 1771 г., спустя 2 года и 11 мес после отплытия. За время путешествия ученые провели тысячи важнейших биологических, ботанических и антропологических наблюдений.

Каждое путешествие служило фундаментом для будущих открытий. Незамедлительно началась подготовка ко второму путешествию, на этот раз для изучения южного полушария. Корабли Кука отправились в плавание к Южному полярному кругу, однако были вынуждены повернуть назад из-за «гор льда», не дойдя до Антарктики.

Кук вернулся домой в 1775 г., а через год отправился в третье, роковое для него путешествие. Задача экспедиции состояла в том, чтобы определить, существует ли пригодный для мореплавания путь вокруг северной части Северной Америки – разыскиваемый в течение длительного времени северо-западный проход.

В это путешествие Кук отправился на двух кораблях, один из которых по достоинству был назван «Дискавери» (англ. discovery – открытие). Летом 1776 г. он пустился в плавание через Британскую Колумбию, Аляску и Берингов пролив, но этот проход так и не смог отыскать. Поплыв на юг, в центральную часть Тихого океана, Кук открыл цепь крупных островов, которые назвал в честь своего благодетеля, графа Сэндвича. Сегодня они известны как Гавайские острова.

Открытия, сделанные экспедициями Кука, по достоинству были оценены научной общественностью. Опубликованные его бортовые журналы и карты экспедиций быстро раскупались. Эти материалы были переведены на французский, немецкий и итальянский языки. Открытия Кука подняли престиж европейцев и расширили горизонты их мировоззрения.

Почему открытия случаются именно тогда, когда они случаются?

Моя гипотеза заключается в том, что, независимо от области исследования, открытие происходит тогда, когда имеет место стечение четырех факторов (табл. 1). Первым его элементом можно считать любопытство. В описанном случае это было любопытство к тому, насколько велики Земля и Вселенная. Второй элемент открытия – технология. В 1768 г. одним из главных технологических прорывов было использование гаррисоновского хронометра для точного определения долготы. Третьим элементом открытия является наличие благотворителей, готовых поддержать и спонсировать исследование. Для экспедиций Кука роль покровителей сыграли Королевское научное общество, Британское Адмиралтейство, парламент и король Георг III. И наконец, для открытия необходимо руководство, что и показано на примере капитана Кука.

Путь к открытию начинается с истоков, с одной только смелости, и лишь затем, после слияния технологии, благотворительности и эффективного руководства происходит открытие.

Препятствия на пути открытий в области акушерства и гинекологии/охраны здоровья женщин

Итак, вернемся в наше недалекое прошлое, чтобы применить уроки истории и выявить барьеры на пути открытий в области акушерства и гинекологии/охраны здоровья женщин. В 1992 г. Институт медицины опубликовал монографию «Интенсификация научных исследований на университетских кафедрах акушерства и гинекологии».

Специальный комитет обнаружил, что кафедры акушерства и гинекологии имеют «слабые достижения в способности конкурировать за исследовательские гранты и в размерах вклада их факультета в исследования». В отчете также отмечено, что исследования, которые «могут проводиться на этих кафедрах, имеют огромный потенциал для улучшения здоровья женщин всех возрастов, исходов беременности и снижения затрат на здравоохранение по статье «Последствия недоношенности новорожденных».

Существует обширный перечень проблем в области акушерства и гинекологии, требующих интенсификации исследований, включая раннее развитие человека, фертильность, рост и развитие плода, преждевременные роды, контрацепцию, бесплодие, предменструальный синдром, репродукцию, менопаузу, онкологию, заболевания, передающиеся половым путем, и другие проблемы. Недостаточное выделение грантов профильным кафедрам нанесло ущерб здоровью американских женщин.

Пять лет спустя, в феврале 1997 г., Совет университетских кафедр aкушерства и гинекологии (CUCOG) организовал и спонсировал проведение согласительной конференции. В ее отчете «Высшее образование: проект университетского акушерства и гинекологии» даны оценка научно-исследовательских возможностей кафедр акушерства и гинекологии и рекомендации по улучшению исследований.

Я воспользовался материалами этих двух отчетов, опросил нескольких акушеров-гинекологов, занимающих ведущие посты, а также произвел поиск по последним базам данных Национального института здоровья (NIH).

Во-первых, препятствием для успешных и масштабных исследований является слабое руководство (табл. 2). Проект CUCOG констатировал «недостаточное участие и руководство исследованиями... и соответственно неспособность многих университетских кафедр добиваться проведения исследований».

Во-вторых, относительный недостаток исследовательской компетентности связан с низким уровнем финансирования исследователей кафедр акушерства и гинекологии, конкурирующих за гранты NIH. В своем обращении 1994 г. президент Национального института здоровья Хаммонд отметил, что показатель успешных исследователей на кафедрах акушерства и гинекологии составил всего лишь 26,5%. Это ниже, чем аналогичный показатель в области хирургии, педиатрии, радиологии и внутренней медицины, который составил 37,6%. В таблице 3 отражены количество наград, полученных кафедрами медицинских школ, и показатели успешности по исследовательским грантам для каждой специальности. Из таблицы видно, что кафедры акушерства и гинекологии значительно отстают от других основных кафедр.

В-третьих, отсутствие инфраструктуры, способной поддерживать молодых исследователей до тех пор, пока они не добьются самостоятельности и станут независимыми, что требует много времени. Стоимость поддержки перспективных молодых исследователей высока. Из получателей стипендии только 20% добиваются успеха в финансировании RO1. Средний возраст исследователей составляет 40 лет (по данным президента Национального института здоровья С. Джебба). Приблизительно половина ученых AAOGF успешно конкурируют за финансирование NIH посредством того или иного механизма. Тем не менее только 22% исследователей был предоставлен, по крайней мере, один грант RO1. Данных, отражающих продолжительное независимое финансирование, мы не имеем.

В-четвертых, несомненная экономическая диспропорция между окладами ученых и специалистов, работающих в практической медицине, препятствует ведению научной деятельности. По данным президента NIH Хаммонда, в 1995 г. разница в зарплате составляла не менее 30%, сегодня этот разрыв увеличился.

В течение последнего десятилетия финансовая жизнеспособность кафедр акушерства и гинекологии ограничивалась более низкими компенсациями, с одной стороны, и увеличением задолженности по медицинским страховым выплатам, с другой. Национальная проблема всех акушеров и гинекологов – большая задолженность по медицинским страховым выплатам премий – особенно актуальна для университетских кафедр, поскольку их миссия заключается не только в оказании полного объема медицинской помощи, но и в проведении научных исследований. Следовательно, предложение проводить исследовательскую программу на кафедре акушерства и гинекологии встречается без энтузиазма.

В-пятых, имеется дефицит федерального финансирования исследований в области акушерства и гинекологии. По таким категориям, как стипендии на обучение, гранты на проведение научно-исследовательских работ и исследовательские контракты, повышение уровня финансирования было весьма незначительным.

Мозес и соавт. отмечают, что суммарный бюджет биомедицинских исследований в США увеличился с 37,1 млн долл. в 1994 г. до 94,3 в 2003 г. Источники финансирования биомедицинских исследований в 2003 г. приведены на рисунке 4.

Как показано в таблице 4, количество грантов и их сумма в долларах, выделенных кафедрам акушерства и гинекологии, ничтожны по сравнению с выплатами кафедрам терапии и педиатрии. Кафедры хирургии получили вдвое больше по сравнению с кафедрами акушерства и гинекологии.

Не так давно на страницах политического форума журнала «Сайнс» Корн и соавт. отметили, что неравномерное финансирование от NIH «в итоге проявляется дестабилизацией устоявшихся исследовательских групп, неопределенностью у молодых людей, обдумывающих исследовательскую карьеру, и… перераспределением большей доли средств, выделенных на финансирование научно-исследовательских работ, в привилегированные институты».

Несомненно, именно сочетание низкого коэффициента успешности кафедр акушерства и гинекологии и урезанного бюджета привело к критическому снижению количества конкурсных грантов, присужденных кафедрам акушерства и гинекологии, – с 85 в 2002 г. до 73 в 2003, и лишь 51 – в 2004 г. (согласно базе данных NIH).

Рекомендации по улучшению ситуации с открытиями в области акушерства и гинекологии/охраны здоровья женщин

Несмотря на беспрецедентные объективные трудности, я верю, что можно найти эффективный рецепт для улучшения ситуации в этой области (табл. 5).

Как отметил директор NIH Зерхауни, сегодня происходят революционные события в биомедицинских исследованиях. С внедрением геномсвязанных технологий появляется возможность выявлять заболевание на доклинической бессимптомной стадии и предупреждать развитие осложнений. Ожидается, что медицинская практика совершенно изменится при жизни следующего поколения.

Для того чтобы продвинуться вперед в биомедицинских исследованиях, следует, как считает Зерхауни, развивать «нестандартные формы сотрудничества между научными дисциплинами, а также внутри научных групп и между ними... Эффективные научные группы будущего требуют более тесных связей между учеными фундаментальной и клинической науки, специалистами смежных областей».

Поскольку мы стремимся улучшить здоровье наших пациенток, нам необходимо брать во внимание новые технологии и действовать на междисциплинарной основе. Следует включить эти разработки в планирование, учебные программы и пропагандировать их.

Первый шаг, который мы можем предпринять, – это сделать наши кафедры средой открытий. Как отметил президент Литтл, «мы должны создать на кафедрах атмосферу, которая способствовала бы стремлению ученых (фундаментальных и клинических) улучшить медицинскую помошь женщинам и детям». Бесспорно, на каждой кафедре следует создать атмосферу, способствующую заинтересованности не только научных сотрудников, но и студентов, клинических ординаторов и лечащих врачей. Мы должны взлелеять любопытство, являющееся первым элементом открытия.

На некоторых кафедрах, имеющих опытных исследователей и достаточное финансирование, следует поддерживать инвестирование средств в признанные исследовательские инициативы.

Клинические испытания должны включать специальные условия планирования, требуют заключения контрактов, согласия лиц-субъектов исследования и длительного времени для обработки полученных результатов.

Более того, в последние годы возникла еще одна опасность. Многие спонсируемые промышленностью клинические исследования, прежде выполнявшиеся в клинических учреждениях, теперь проводятся контрактными исследовательскими организациями. Эффективность таких испытаний, проведенных в медицинских институтах на протяжении 90-х годов прошлого века, снизилась с 80 до 40%. Это происходит в силу таких причин: во-первых, деловые отношения спонсоров с медицинскими институтами развиваются медленно, они обременительные и дорого стоят; во-вторых, факультеты медицинских институтов обычно заявляют права собственности на полученные данные, что потенциально делает этих исследователей менее привлекательными для промышленных спонсоров.

С момента опубликования отчетов IOM и CUCOG успешно развиваются несколько программ подготовки исследователей. В 1998 г. увеличились продолжительность участия в программах ABOG с 24 до 36 мес и время, отводимое на научную активность. Исследовательского опыта для участия в принятых ABOG программах обычно не требуется, что и определяет независимость исследователей. Пока еще рано оценивать роль этого механизма в увеличении количества стипендиатов, избравших университетскую карьеру, поступивших на последующую научно-исследовательскую подготовку или получивших независимое субсидирование. Тем не менее увеличение длительности одобренных ABOG программ до трех лет не стало отпугивающим фактором, поскольку сейчас они популярны, как никогда (по личным данным Н. Гант).

В 2000 г. RRC и ABOG предложили продлить ординатуру, чтобы лица, планирующие научно-исследовательскую карьеру, имели возможность заниматься исследованиями до 12 мес. Пока только некоторые клинические ординаторы (около 35 человек) имели возможность воспользоваться преимуществом этого механизма (по личным данным П. О’Коннор).

На кафедрах с соответствующей исследовательской инфраструктурой доступные программы научно-исследовательской подготовки включают стипендиатство AAOGF: RSDP (программа усовершенствования ученых в области репродуктивной медицины), WRHR (исследования в сфере женского репродуктивного здоровья) и BIRCWH (построение межпрофильной исследовательской карьеры в области охраны здоровья женщины). Однако многие кафедры не могут себе позволить проводить эти тренинговые программы, поскольку они требуют субсидирования, а также в силу ограниченного количества необходимых претендентов в настоящее время.

Цель поддержки молодых ученых – не потерять многообещающих исследователей. Экономическая малопривлекательность исследовательской карьеры и трудности со стабильным финансированием представляют для нас серьезнейший урон, поэтому пока есть стороны, заинтересованные в продуктивности научных исследований в области акушерства и гинекологии, мы должны с ними работать. Подобно проблемам ВИЧ/СПИДа и рака молочной железы, такие основные исследовательские вопросы акушерства и гинекологии как преждевременные роды, преэклампсия, бесплодие, незапланированная беременность, генитальный рак, находятся сегодня в центре внимания общественности. В рамках общественной инициативы «Движения десятицентовиков» три года назад был дан старт кампании по предупреждению преждевременных родов, IOM учредил Комитет по изучению преждевременных родов и обеспечению благоприятных исходов. Несмотря на это, мы опоздали с мобилизацией общественной поддержки и действовали недостаточно эффективно в получении санкций на исследования в области акушерства и гинекологии. Мы не имеем в акушерстве и гинекологии ничего сопоставимого по масштабам с программой по исследованию рака молочной железы.

Возможность для пропаганды предоставляет работа в комитетах и исследовательских секциях NIH. Один ведущий ученый в нашей области указывал, что представители NIH жалуются на нежелание акушеров-гинекологов работать в исследовательских секциях в связи с необходимостью значительных временных затрат, ведущих к потере возможностей для их практической или исследовательской деятельности на своих кафедрах.

Выводы

Независимо от того, сделано мировое открытие на корабле Кука «Дискавери» в XVIII ст. или на космическом корабле «Дискавери» в XXI ст., все они связаны между собой и требуют наличия одних и тех же элементов (табл. 1). Итак, для открытий в области охраны здоровья женщин необходимы не только научная компетенция, но и такие человеческие качества, как смелость, решительность, настойчивость, твердость духа, лидерство.

Здоровье женщин и будущего поколения, несомненно, должно стать одним из приоритетов национального здравоохранения. Перефразировав Тимоти Ферриса, скажем: «Чтобы не стать гробовщиками открытий в области охраны здоровья женщин, мы должны быть факельщиками». И наша задача как лидеров – указывать путь и освещать дорогу.

*Лекция представлена на 24-м ежегодном съезде Американского общества акушерства и гинекологии, проходившем с 29 сентября по 1 октября 2005 г. (Виктория, Британская Колумбия, Канада).