Quantumrun

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ: Quantumrun

Канец пастаянных фізічных пашкоджанняў і інваліднасці: будучыня здароўя P4

Дэвід Таль, выдавец, футурыст
@DavidTalWrites
LinkedIn

Аў, 09 - 15:2020

Каб пакласці канец пастаянным фізічным пашкоджанням, наша грамадства павінна зрабіць выбар: мы будзем гуляць у Бога з нашай чалавечай біялогіяй або станем часткай машыны?

Да гэтага часу ў нашай серыі "Будучыня здароўя" мы засяроджваліся на будучыні фармацэўтыкі і лячэння хвароб. І хаця хвароба з'яўляецца самай распаўсюджанай прычынай, па якой мы звяртаемся да нашай сістэмы аховы здароўя, менш распаўсюджаныя прычыны часта могуць быць самымі сур'ёзнымі.

Незалежна ад таго, нарадзіліся вы з фізічнымі недахопамі або атрымалі траўму, якая часова або назаўсёды абмяжоўвае вашу рухомасць, магчымасці аховы здароўя, даступныя для вашага лячэння, часта абмежаваныя. У нас проста не было інструментаў, каб цалкам аднавіць шкоду, нанесеную няправільнай генетыкай або цяжкімі траўмамі.

Але да сярэдзіны 2020-х гэты статус-кво будзе перавернуты з ног на галаву. Дзякуючы прагрэсу ў рэдагаванні геному, апісанаму ў папярэдняй главе, а таксама прагрэсу ў мініяцюрных камп'ютарах і робататэхніцы, эра пастаянных фізічных недахопаў падыдзе да канца.

Чалавек як машына

Калі справа даходзіць да фізічных пашкоджанняў, якія ўключаюць страту канечнасці, людзі адчуваюць дзіўны камфорт пры выкарыстанні машын і інструментаў для аднаўлення рухомасці. Самы відавочны прыклад, пратэзы, выкарыстоўваліся на працягу тысячагоддзяў, звычайна згадваюцца ў старажытнагрэчаскай і рымскай літаратуры. У 2000 годзе археолагі выявілі 3,000-гадовую даўніну, муміфікаваныя рэшткі егіпецкай знатнай жанчыны, якая насіла пратэз пальца на назе з дрэва і скуры.

Улічваючы гэтую доўгую гісторыю выкарыстання нашай вынаходлівасці для аднаўлення пэўнага ўзроўню фізічнай мабільнасці і здароўя, не варта здзіўляцца, што выкарыстанне сучасных тэхналогій для аднаўлення поўнай мабільнасці вітаецца без найменшага пратэсту.

Разумнае пратэзаванне

Як ужо згадвалася вышэй, хаця вобласць пратэзавання старажытная, яна таксама павольна развівалася. За апошнія некалькі дзесяцігоддзяў мы палепшылі іх камфорт і рэалістычны выгляд, але толькі за апошнія паўтара дзесяцігоддзя быў дасягнуты сапраўдны прагрэс у гэтай галіне, што датычыцца кошту, функцыянальнасці і зручнасці выкарыстання.

Напрыклад, калі калісьці індывідуальнае пратэзаванне каштавала да 100,000 XNUMX долараў, цяпер людзі могуць выкарыстоўваць 3D-прынтары для стварэння пратэзаў на заказ (у некаторых выпадках) менш чым за 1,000 долараў.

Між тым, для тых, хто носіць пратэзы ног, якім цяжка хадзіць або падымацца па лесвіцы натуральным шляхам, новыя кампаніі выкарыстоўваюць сферу біямімікрыі для стварэння пратэзаў, якія забяспечваюць больш натуральную хаду і бег, адначасова скарачаючы крывую навучання, неабходную для выкарыстання гэтых пратэзаў.

Яшчэ адна праблема, звязаная з пратэзамі ног, заключаецца ў тым, што карыстальнікам часта балюча насіць іх на працягу доўгага перыяду часу, нават калі яны зроблены на заказ. Гэта таму, што пратэзы, якія нясуць вагу, прымушаюць скуру і плоць вакол куксы чалавека здушваць паміж косткай і пратэзам. Адным з варыянтаў рашэння гэтай праблемы з'яўляецца ўстаноўка своеасаблівага ўніверсальнага злучальніка непасрэдна ў косць чалавека з ампутацыяй (падобна вочным і зубным імплантатам). Такім чынам, пратэзы ног можна непасрэдна «ўкруціць у косць». Гэта выдаляе скуру на болі ў плоці, а таксама дазваляе чалавеку з ампутаванымі суставамі купіць шэраг пратэзаў серыйнай вытворчасці, якія больш не трэба вырабляць масава.

Але адна з самых цікавых змен, асабліва для людзей з ампутаванымі суставамі з пратэзамі рук або рук, - гэта выкарыстанне тэхналогіі, якая хутка развіваецца, пад назвай Інтэрфейс мозг-кампутар (BCI).

Біянічнае рух, якое кіруецца мозгам

Упершыню абмяркоўваецца ў нашы Будучыня кампутараў серыі BCI прадугледжвае выкарыстанне імплантата або прылады для сканавання мозгу для маніторынгу вашых мазгавых хваль і звязвання іх з камандамі для кіравання ўсім, што кіруе кампутарам.

На самай справе, вы маглі гэтага не ўсведамляць, але пачаткі BCI ужо пачаліся. Ампутанты цяпер тэставанне рабатызаваных канечнасцяў кіруецца непасрэдна розумам, а не праз датчыкі, прымацаваныя да куксы ўладальніка. Сапраўды гэтак жа зараз ёсць людзі з цяжкімі абмежаваннямі (напрыклад, паралізаваныя паражэннем). выкарыстоўваючы BCI для кіравання сваімі матарызаванымі інваліднымі каляскамі і маніпуляваць рабатызаванымі рукамі. Да сярэдзіны 2020-х гадоў ІМТ стане стандартам дапамогі інвалідам і інвалідам весці больш незалежнае жыццё. А да пачатку 2030-х гадоў ІМТ стане настолькі прасунутым, што дазволіць людзям з пашкоджаннямі пазваночніка зноў хадзіць, перадаючы мысленныя каманды пры хадзе на ніжнюю частку тулава праз спінальны імплантат.

Вядома, стварэнне разумных пратэзаў - гэта не ўсё, для чаго будуць выкарыстоўвацца будучыя імплантаты.

Разумныя імпланты

Цяпер імплантаты выпрабоўваюцца для замены цэлых органаў з доўгатэрміновай мэтай ліквідацыі часу чакання, з якім сутыкаюцца пацыенты, чакаючы донарскай трансплантацыі. Сярод найбольш абмяркоўваемых прылад для замены органаў - біянічнае сэрца. Некалькі дызайнаў выйшлі на рынак, але сярод найбольш перспектыўных - a прылада, якое перапампоўвае кроў па целе без пульса … надае зусім новае значэнне хадзячым мерцвякам.

Існуе таксама зусім новы клас імплантатаў, прызначаных для паляпшэння працаздольнасці чалавека, а не для простага вяртання чалавека да здаровага стану. Гэтыя тыпы імплантатаў мы разгледзім у нашай Будучыня эвалюцыі чалавека серыі.

Але што тычыцца здароўя, апошні тып імплантатаў, які мы тут згадаем, - гэта імплантаты наступнага пакалення, якія рэгулююць здароўе. Успрымайце іх як кардыёстымулятары, якія актыўна кантралююць ваша цела, дзеляцца вашымі біяметрычнымі дадзенымі з праграмай здароўя на вашым тэлефоне, і калі яна адчувае пачатак хваробы, выпускае лекі або электрычны ток, каб аднавіць баланс вашага цела.

Нягледзячы на тое, што гэта можа здацца навуковай фантастыкай, DARPA (падраздзяленне перадавых даследаванняў узброеных сіл ЗША) ужо працуе над праектам пад назвай ElectRx, скарачэнне ад Electrical Prescriptions. Грунтуючыся на біялагічным працэсе, вядомым як нейрамадуляцыя, гэты малюсенькі імплантат будзе кантраляваць перыферычную нервовую сістэму арганізма (нервы, якія злучаюць цела з галаўным і спінным мозгам), і калі ён выявіць дысбаланс, які можа прывесці да хваробы, ён выпусціць электрычны імпульсы, якія аднаўляюць баланс гэтай нервовай сістэмы, а таксама стымулююць арганізм да самааднаўлення.

Нанатэхналогіі плывуць па крыві

Нанатэхналогіі - гэта велізарная тэма, якая знаходзіць прымяненне ў самых розных галінах і галінах. Па сутнасці, гэта шырокі тэрмін для любой формы навукі, тэхнікі і тэхналогій, якія вымяраюць, маніпулююць або ўключаюць матэрыялы ў маштабе ад 1 да 100 нанаметраў. Выява ніжэй дасць вам зразумець, у якім маштабе працуюць нанатэхналогіі.

У кантэксце аховы здароўя нанатэхналогіі разглядаюцца як інструмент, які можа зрабіць рэвалюцыю ў ахове здароўя, цалкам замяніўшы лекі і большасць аперацый да канца 2030-х гадоў.

Іншымі словамі, уявіце, што вы можаце ўзяць найлепшае медыцынскае абсталяванне і веды, неабходныя для лячэння хваробы або правядзення аперацыі, і закадзіраваць іх у дозу фізіялагічнага раствора — дозу, якую можна захоўваць у шпрыцы, адпраўляць куды заўгодна і ўводзіць кожнаму, хто мае патрэбу медыцынскага абслугоўвання. У выпадку поспеху ўсё, што мы абмяркоўвалі ў апошніх двух раздзелах гэтай серыі, можа састарэць.

Іда Бачэлет, вядучы даследчык хірургічнай нанаробататэхнікі, прадугледжвае дзень, калі невялікая аперацыя проста ўключае ў сябе ўвядзенне лекарам шпрыца, напоўненага мільярдамі загадзя запраграмаваных нанаробатаў, у мэтавую вобласць вашага цела.

Затым гэтыя нанаробаты будуць распаўсюджвацца па вашым целе, шукаючы пашкоджаныя тканіны. Пасля таго, як яны былі знойдзены, яны будуць выкарыстоўваць ферменты, каб адрэзаць пашкоджаныя клеткі тканіны ад здаровай тканіны. Затым здаровыя клеткі цела будуць стымулявацца як утылізаваць пашкоджаныя клеткі, так і рэгенераваць тканіну вакол паражніны, створанай у выніку выдалення пашкоджанай тканіны. Нанаробаты могуць нават нацэльвацца і душыць навакольныя нервовыя клеткі, каб прытупіць болевыя сігналы і паменшыць запаленне.

З дапамогай гэтага працэсу гэтыя нанаробаты таксама могуць прымяняцца для барацьбы з рознымі формамі рака, а таксама з рознымі вірусамі і чужароднымі бактэрыямі, якія могуць заразіць ваш арганізм. І хоць гэтым нанаробатам засталося як мінімум 15 гадоў да шырокага медыцынскага ўкаранення, праца над гэтай тэхналогіяй ужо актыўна вядзецца. Інфаграфіка ніжэй паказвае, як нанатэхналогіі могуць аднойчы рэканструяваць наша цела (праз ActivistPost.com):

Рэгенератыўная медыцына

Выкарыстоўваючы агульны тэрмін, рэгенератыўная медыцына, гэтая галіна даследаванняў выкарыстоўвае метады ў галіне тканкавай інжынерыі і малекулярнай біялогіі для аднаўлення функцый хворых або пашкоджаных тканак і органаў. Па сутнасці, рэгенератыўная медыцына хоча выкарыстоўваць клеткі вашага цела для самааднаўлення, замест таго, каб замяняць або павялічваць клеткі вашага цела пратэзамі і машынамі.

У пэўным сэнсе гэты падыход да лячэння значна больш натуральны, чым апісаныя вышэй варыянты Рабакопа. Але, улічваючы ўсе пратэсты і этычныя праблемы, якія мы бачылі за апошнія два дзесяцігоддзі з нагоды ГМА-прадуктаў, даследаванняў ствалавых клетак і зусім нядаўна кланавання чалавека і рэдагавання геному, справядліва сказаць, што рэгенератыўная медыцына сутыкнецца з сур'ёзным супраціўленнем.

Нягледзячы на тое, што гэтыя праблемы лёгка адхіліць, рэальнасць такая, што грамадскасць мае значна больш інтымнае і інтуітыўнае разуменне тэхналогій, чым біялогію. Памятаеце, што пратэзаванне існуе тысячагоддзямі; магчымасць чытаць і рэдагаваць геном стала магчымай толькі з 2001 года. Вось чаму многія людзі аддадуць перавагу стаць кібаргамі, чым павазіцца з іх «дадзенай Богам» генетыкай.

Вось чаму, як дзяржаўная служба, мы спадзяемся, што прыведзены ніжэй кароткі агляд метадаў рэгенератыўнай медыцыны дапаможа зняць стыгму вакол гульні ў Бога. У парадку найменшых спрэчак для большасці:

Ствалавыя клеткі, якія змяняюць форму

Вы, напэўна, шмат чулі пра ствалавыя клеткі за апошнія некалькі гадоў, часта не ў лепшым святле. Але да 2025 года ствалавыя клеткі будуць выкарыстоўвацца для лячэння розных фізічных захворванняў і траўмаў.

Перш чым растлумачыць, як яны будуць выкарыстоўвацца, важна памятаць, што ствалавыя клеткі знаходзяцца ў кожнай частцы нашага цела і чакаюць, калі іх задзейнічаюць для аднаўлення пашкоджаных тканін. Фактычна, усе 10 трыльёнаў клетак, з якіх складаецца наша цела, адбыліся з тых першапачатковых ствалавых клетак ва ўлонні вашай маці. Па меры фарміравання вашага цела гэтыя ствалавыя клеткі спецыялізаваліся на клетках мозгу, сэрца, скуры і г.д.

У нашы дні навукоўцы здольныя ператварыць практычна любую групу клетак у вашым целе назад у гэтыя зыходныя ствалавыя клеткі. І гэта вялікая справа. Паколькі ствалавыя клеткі здольныя ператварацца ў любую клетку вашага цела, іх можна выкарыстоўваць для гаення практычна любой раны.

Спрошчаны прыклад Праца ствалавых клетак прадугледжвае, што лекары бяруць узоры скуры пацярпелых ад апёкаў, ператвараюць іх у ствалавыя клеткі, вырошчваюць новы пласт скуры ў кубку Петры, а потым выкарыстоўваюць гэтую новую скуру для перасадкі/замены абпаленай скуры пацыента. На больш прасунутым узроўні ствалавыя клеткі ў цяперашні час выпрабоўваюцца ў якасці лячэння вылечыць хваробы сэрца і нават вылечыць спінны мозг хворых паралічам, дазваляючы ім зноў хадзіць.

Але адным з найбольш амбіцыйных спосабаў выкарыстання гэтых ствалавых клетак з'яўляецца выкарыстанне нядаўна папулярызаванай тэхналогіі 3D-друку.

3D біядрук

3D-біядрук - гэта медыцынскае прымяненне 3D-друку, пры якім жывыя тканіны друкуюцца пласт за пластом. І замест выкарыстання пластмас і металаў, як у звычайных 3D-прынтарах, 3D-біяпрынтары выкарыстоўваюць (вы ўжо здагадаліся) ствалавыя клеткі ў якасці будаўнічага матэрыялу.

Агульны працэс збору і вырошчвання ствалавых клетак такі ж, як працэс, апісаны для прыкладу пацярпелага ад апёкаў. Аднак, як толькі вырошчваецца дастатковую колькасць ствалавых клетак, іх можна загружаць у 3D-прынтар для фарміравання любой 3D-арганічнай формы, напрыклад, скуры, вушэй, костак, і, у прыватнасці, яны таксама могуць органы друку.

Гэтыя 3D-друкаваныя органы з'яўляюцца перадавой формай тканкавай інжынерыі, якая ўяўляе сабой арганічную альтэрнатыву штучным імплантатам органаў, згаданым раней. І як гэтыя штучныя органы, гэтыя друкаваныя органы аднойчы скароцяць дэфіцыт ахвяраванняў органаў.

Тым не менш, гэтыя друкаваныя органы таксама ўяўляюць дадатковую карысць для фармацэўтычнай прамысловасці, паколькі гэтыя друкаваныя органы можна выкарыстоўваць для больш дакладных і танных выпрабаванняў лекаў і вакцын. І паколькі гэтыя органы друкуюцца з выкарыстаннем уласных ствалавых клетак пацыента, рызыка таго, што імунная сістэма пацыента адрыне гэтыя органы, рэзка падае ў параўнанні з ахвяраванымі органамі чалавека, жывёл і некаторымі механічнымі імплантатамі.

Далей у будучыні, да 2040-х гадоў, удасканаленыя 3D-біяпрынтэры будуць друкаваць цэлыя канечнасці, якія можна будзе зноў прымацаваць да куксы людзей з ампутацыяй, што зробіць пратэзы састарэлымі.

Генная тэрапія

З дапамогай геннай тэрапіі навука пачынае ўмешвацца ў прыроду. Гэта форма лячэння, прызначаная для карэкцыі генетычных парушэнняў.

Калі тлумачыцца проста, то генная тэрапія прадугледжвае секвенирование геному (ДНК); затым аналізуюць, каб знайсці дэфектныя гены, якія выклікаюць захворванне; затым зменены/адрэдагаваны, каб замяніць гэтыя дэфекты здаровымі генамі (у цяперашні час з дапамогай інструмента CRISPR, тлумачанага ў папярэдняй главе); а затым, нарэшце, паўторна ўвесці гэтыя цяпер здаровыя гены назад у ваша цела, каб вылечыць гэтую хваробу.

Пасля ўдасканалення генная тэрапія можа быць выкарыстана для лячэння шэрагу хвароб, такіх як рак, СНІД, мукавісцыдоз, гемафілія, дыябет, хваробы сэрца, нават некаторыя фізічныя недахопы, як глухата.

Генная інжынерыя

Прымяненне геннай інжынерыі ў ахове здароўя пераходзіць у сапраўдную шэрую зону. Тэхнічна кажучы, развіццё ствалавых клетак і генная тэрапія самі па сабе з'яўляюцца формамі геннай інжынерыі, хоць і мяккай. Тым не менш, прымяненне геннай інжынерыі, якое хвалюе большасць людзей, уключае ў сябе кланаванне чалавека і стварэнне дызайнерскіх дзяцей і звышлюдзей.

Гэтыя тэмы мы пакінем для нашай серыі "Будучыня эвалюцыі чалавека". Але для мэт гэтай главы ёсць адно прымяненне геннай інжынерыі, якое не выклікае такіх спрэчак ... ну, калі вы не веган.

У цяперашні час такія кампаніі, як United Therapeutics, працуюць над гэтым генна-інжынерныя свінні з органамі, якія ўтрымліваюць гены чалавека. Прычына дадання гэтых чалавечых генаў заключаецца ў тым, каб пазбегнуць адрыньвання гэтых свіных органаў імуннай сістэмай чалавека, у які яны імплантаваны.

Пасля поспеху жывёлу можна вырошчваць у маштабах, каб забяспечваць амаль неабмежаваную колькасць заменных органаў для "ксенатрансплантацыі" ад жывёлы да чалавека. Гэта ўяўляе сабой альтэрнатыву штучным органам і органам, надрукаваным на 3D, з той перавагай, што ён таннейшы за штучныя органы і больш тэхнічны, чым органы, надрукаваныя на 3D. Тым не менш, колькасць людзей, якія маюць этычныя і рэлігійныя прычыны выступаць супраць гэтай формы вытворчасці органаў, хутчэй за ўсё, гарантуе, што гэтая тэхналогія ніколі не стане па-сапраўднаму мэйнстрымам.

Больш ніякіх фізічных траўмаў і інваліднасці

Улічваючы спіс тэхналагічных супраць біялагічных метадаў ачысткі, які мы толькі што абмяркоўвалі, цалкам верагодна, што эра пастаянны фізічныя траўмы і інваліднасць скончацца не пазней за сярэдзіну 2040-х гадоў.

І хаця канкурэнцыя паміж гэтымі дыяметральнымі метадамі лячэння ніколі не знікне, у цэлым, іх сукупнае ўздзеянне будзе сапраўдным дасягненнем у галіне аховы здароўя чалавека.

Вядома, гэта яшчэ не ўся гісторыя. Да гэтага моманту наша серыя «Будучыня здароўя» даследавала прагназуемыя планы ліквідацыі хвароб і фізічных пашкоджанняў, але як наконт нашага псіхічнага здароўя? У наступным раздзеле мы абмяркуем, ці можна вылечыць свой розум гэтак жа лёгка, як і наша цела.