Quantumrun

CRÈDIT DE LA IMATGE: Quantumrun

Fi de lesions i discapacitats físiques permanents: el futur de la salut P4

David Tal, editor, futurista
@DavidTalWrites
LinkedIn

Dimarts, 09/15/2020 - 05:38

Per acabar amb les lesions físiques permanents, la nostra societat ha de triar: juguem a Déu amb la nostra biologia humana o ens convertim en part màquina?

Fins ara, a la nostra sèrie El futur de la salut, ens hem centrat en el futur dels productes farmacèutics i la cura de malalties. I encara que la malaltia és la raó més comuna per la qual fem ús del nostre sistema sanitari, els motius menys comuns sovint poden ser els més greus.

Tant si has nascut amb una discapacitat física com si pateixes una lesió que limita temporalment o permanentment la teva mobilitat, les opcions sanitàries disponibles actualment per tractar-te sovint són limitades. Simplement no hem tingut les eines per reparar completament el dany causat per una genètica defectuosa o lesions greus.

Però a mitjans de la dècada de 2020, aquest status quo es capgirà. Gràcies als avenços en l'edició del genoma descrits en el capítol anterior, així com als avenços en ordinadors miniaturitzats i robòtica, l'era de les malalties físiques permanents arribarà a la seva fi.

L'home com a màquina

Quan es tracta de lesions físiques que impliquen la pèrdua d'un membre, els humans tenen una comoditat sorprenent amb l'ús de màquines i eines per recuperar la mobilitat. L'exemple més evident, les pròtesis, s'utilitzen des de fa mil·lennis, a les quals es fa referència habitualment a la literatura grega i romana antiga. L'any 2000, els arqueòlegs van descobrir l'antiguitat de 3,000 anys, restes momificades d'una noble egípcia que portava una pròtesi de dit del peu de fusta i cuir.

Tenint en compte aquesta llarga història d'utilitzar el nostre enginy per restaurar un cert nivell de mobilitat física i salut, no hauria de sorprendre que l'ús de la tecnologia moderna per restaurar la mobilitat total sigui benvingut sense la més mínima protesta.

Pròtesis intel·ligents

Com s'ha esmentat anteriorment, tot i que el camp de la pròtesi és antic, també ha tardat a evolucionar. Aquestes últimes dècades s'han vist millores en la seva comoditat i aspecte real, però només en l'última dècada i mitja s'ha fet un veritable progrés en el camp pel que fa al cost, la funcionalitat i la usabilitat.

Per exemple, on abans costaria fins a 100,000 dòlars per a una pròtesi personalitzada, ara la gent pot utilitzar impressores 3D per construir pròtesis personalitzades (en alguns casos) per menys de 1,000 dòlars.

Mentrestant, per als usuaris de cames protètiques que tenen dificultats per caminar o pujar escales de manera natural, noves empreses estan emprant el camp de la biomimetisme per construir pròtesis que proporcionin una experiència més natural de caminar i córrer, alhora que redueixen la corba d'aprenentatge necessària per utilitzar aquestes pròtesis.

Un altre problema amb les cames protèsiques és que els usuaris solen trobar-los dolorosos de portar-los durant períodes de temps prolongats, fins i tot si estan fets a mida. Això es deu al fet que les pròtesis que suporten pes obliguen la pell i la carn de l'amputat al voltant de la soca a aixafar-se entre l'os i la pròtesi. Una opció per solucionar aquest problema és instal·lar una mena de connector universal directament a l'os de l'amputat (similar als implants oculars i dentals). D'aquesta manera, les cames protètiques es poden "cargolar directament a l'os". Això elimina la pell del dolor de la carn i també permet a l'amputat comprar una sèrie de pròtesis produïdes en massa que ja no necessiten ser produïdes en massa.

Però un dels canvis més emocionants, especialment per als amputats amb pròtesis de braços o mans, és l'ús d'una tecnologia de ràpid desenvolupament anomenada Brain-Computer Interface (BCI).

Moviment biònic impulsat pel cervell

Primer es parla al nostre El futur de la informàtica sèrie, BCI consisteix a utilitzar un implant o un dispositiu d'escaneig del cervell per controlar les ones cerebrals i associar-les amb ordres per controlar qualsevol cosa que s'executi per un ordinador.

De fet, potser no us n'heu adonat, però els inicis de BCI ja han començat. Els amputats són ara provant extremitats robòtiques controlat directament per la ment, en lloc de mitjançant sensors connectats a la soca de l'usuari. Així mateix, ara ho són les persones amb discapacitats greus (com ara tetraplègics). utilitzant BCI per dirigir les seves cadires de rodes motoritzades i manipular braços robòtics. A mitjans de la dècada de 2020, BCI es convertirà en l'estàndard per ajudar els amputats i les persones amb discapacitat a portar vides més independents. I a principis de la dècada de 2030, el BCI estarà prou avançat com per permetre que les persones amb lesions espinals puguin tornar a caminar transmetent les ordres de pensament de caminar a la part inferior del tors a través d'un implant de columna.

Per descomptat, la fabricació de pròtesis intel·ligents no és només per a què s'utilitzaran els implants futurs.

Implants intel·ligents

Ara s'estan provant implants per substituir òrgans sencers, amb l'objectiu a llarg termini d'eliminar els temps d'espera que pateixen els pacients quan esperen un trasplantament de donant. Entre els dispositius de substitució d'òrgans més parlats hi ha el cor biònic. Diversos dissenys han entrat al mercat, però entre els més prometedors hi ha a dispositiu que bombeja sang per tot el cos sense pols … dóna un significat completament nou a the walking dead.

També hi ha una classe completament nova d'implants dissenyats per millorar el rendiment humà, en lloc de simplement retornar algú a un estat saludable. Aquest tipus d'implants els tractarem al nostre El futur de l'evolució humana sèrie.

Però pel que fa a la salut, l'últim tipus d'implant que esmentarem aquí són els implants que regulen la salut de nova generació. Penseu en aquests marcapassos que controlen activament el vostre cos, comparteixen la vostra biometria amb una aplicació de salut al vostre telèfon i, quan detecta l'aparició de la malaltia, alliberen medicaments o corrents elèctrics per reequilibrar el vostre cos.

Tot i que això pot semblar ciència ficció, DARPA (el braç d'investigació avançada de l'exèrcit nord-americà) ja està treballant en un projecte anomenat ElectRx, abreviatura de receptes elèctriques. Basat en el procés biològic conegut com a neuromodulació, aquest petit implant controlarà el sistema nerviós perifèric del cos (els nervis que connecten el cos amb el cervell i la medul·la espinal), i quan detecta un desequilibri que pot provocar malalties, alliberarà electricitat. impulsos que reequilibraran aquest sistema nerviós així com estimularan el cos a curar-se.

Nanotecnologia nedant per la teva sang

La nanotecnologia és un tema enorme que té aplicacions en una gran varietat d'àmbits i indústries. En el seu nucli, és un terme ampli per a qualsevol forma de ciència, enginyeria i tecnologia que mesura, manipuli o incorpori materials a una escala d'1 i 100 nanòmetres. La imatge següent us donarà una idea de l'escala que funciona dins de la nanotecnologia.

En el context de la salut, s'està investigant la nanotecnologia com una eina que podria revolucionar l'assistència sanitària substituint completament els fàrmacs i la majoria de les cirurgies a finals de la dècada de 2030.

Dit d'una altra manera, imagineu que podríeu agafar el millor equip mèdic i coneixements necessaris per tractar una malaltia o realitzar una cirurgia i codificar-lo en una dosi de solució salina, una dosi que es pot emmagatzemar en una xeringa, enviar-la a qualsevol lloc i injectar-la a qualsevol persona que ho necessiti. d'atenció mèdica. Si té èxit, podria deixar obsolet tot el que hem comentat als dos últims capítols d'aquesta sèrie.

Ido Bachelet, investigador líder en nanorobòtica quirúrgica, imagina un dia en què una cirurgia menor consisteix simplement en que un metge injecti una xeringa plena de milers de milions de nanobots preprogramats en una regió específica del teu cos.

A continuació, aquests nanobots s'estenen pel teu cos buscant teixits danyats. Un cop trobats, utilitzarien enzims per tallar les cèl·lules dels teixits danyats lluny del teixit sa. Aleshores, les cèl·lules sanes del cos serien estimulades per eliminar les cèl·lules danyades i regenerar el teixit al voltant de la cavitat creat a partir de l'eliminació del teixit danyat. Els nanobots fins i tot podrien orientar i suprimir les cèl·lules nervioses circumdants per atenuar els senyals de dolor i reduir la inflamació.

Mitjançant aquest procés, aquests nanobots també es poden aplicar per atacar diverses formes de càncer, així com diversos virus i bacteris estrangers que poden infectar el teu cos. I tot i que aquests nanobots encara estan a almenys 15 anys de l'adopció mèdica generalitzada, el treball en aquesta tecnologia ja està en marxa. La infografia següent descriu com la nanotecnologia podria algun dia re-enginyeria dels nostres cossos (a través de ActivistPost.com):

Medicina regenerativa

Utilitzant el terme paraigua, medicina regenerativa, aquesta branca de recerca utilitza tècniques dins dels camps de l'enginyeria de teixits i la biologia molecular per restaurar la funció de teixits i òrgans malalts o danyats. Bàsicament, la medicina regenerativa vol utilitzar les cèl·lules del teu cos per reparar-se, en lloc de substituir o augmentar les cèl·lules del teu cos amb pròtesis i màquines.

En certa manera, aquest enfocament de la curació és molt més natural que les opcions de Robocop descrites anteriorment. Però tenint en compte totes les protestes i les preocupacions ètiques que hem vist plantejades aquestes dues últimes dècades sobre els aliments transgènics, la investigació amb cèl·lules mare i, més recentment, la clonació humana i l'edició del genoma, és just dir que la medicina regenerativa es trobarà amb una forta oposició.

Tot i que és fàcil descartar aquestes preocupacions directament, la realitat és que el públic té una comprensió molt més íntima i intuïtiva de la tecnologia que la de la biologia. Recordeu que les pròtesis fa mil·lennis; poder llegir i editar el genoma només és possible des de l'any 2001. És per això que moltes persones prefereixen convertir-se en cyborgs que no pas que la seva genètica "donada per Déu" s'adapti.

És per això que, com a servei públic, esperem que la breu visió general de les tècniques de medicina regenerativa a continuació ajudi a eliminar l'estigma de jugar a Déu. Per ordre de menys polèmica per a la majoria:

Cèl·lules mare canviants de forma

Probablement heu sentit molt parlar de les cèl·lules mare durant els últims anys, sovint no amb la millor llum. Però el 2025, les cèl·lules mare s'utilitzaran per curar una varietat de condicions físiques i lesions.

Abans d'explicar com s'utilitzaran, és important recordar que les cèl·lules mare resideixen a totes les parts del nostre cos, esperant que entren en acció per reparar el teixit danyat. De fet, tots els 10 bilions de cèl·lules que formen el nostre cos es van originar a partir d'aquestes cèl·lules mare inicials de l'úter de la teva mare. A mesura que es va formar el teu cos, aquestes cèl·lules mare es van especialitzar en cèl·lules cerebrals, cèl·lules del cor, cèl·lules de la pell, etc.

En aquests dies, els científics ara són capaços de convertir gairebé qualsevol grup de cèl·lules del vostre cos tornar a les cèl·lules mare originals. I això és un gran problema. Com que les cèl·lules mare poden transformar-se en qualsevol cèl·lula del vostre cos, es poden utilitzar per curar gairebé qualsevol ferida.

Un simplificat exemple de cèl·lules mare en el treball implica que els metges prenen mostres de pell de les víctimes de cremades, les converteixen en cèl·lules mare, fan créixer una nova capa de pell en una placa de Petri i després utilitzen aquesta pell recentment cultivada per empeltar/reemplaçar la pell cremada del pacient. A un nivell més avançat, les cèl·lules mare s'estan provant actualment com a tractament curar malalties del cor i fins i tot curar les medul·les espinals dels paraplègics, permetent-los tornar a caminar.

Però un dels usos més ambiciosos d'aquestes cèl·lules mare fa ús de la tecnologia d'impressió 3D recentment popularitzada.

Bioimpressió 3D

La bioimpressió 3D és l'aplicació mèdica de la impressió 3D mitjançant la qual els teixits vius s'imprimeixen capa per capa. I en lloc d'utilitzar plàstics i metalls com les impressores 3D normals, les bioimpressores 3D utilitzen (ja ho heu endevinat) cèl·lules mare com a material de construcció.

El procés global de recollida i creixement de les cèl·lules mare és el mateix que el procés descrit per a l'exemple de la víctima de cremades. No obstant això, un cop creixen prou cèl·lules mare, es poden introduir a la impressora 3D per formar gairebé qualsevol forma orgànica 3D, com la pell de reemplaçament, les orelles, els ossos i, en particular, també poden òrgans d'impressió.

Aquests òrgans impresos en 3D són una forma avançada d'enginyeria de teixits que representa l'alternativa orgànica als implants d'òrgans artificials esmentats anteriorment. I com aquells òrgans artificials, aquests òrgans impresos algun dia reduiran l'escassetat de donacions d'òrgans.

Dit això, aquests òrgans impresos també presenten un benefici addicional per a la indústria farmacèutica, ja que aquests òrgans impresos es poden utilitzar per a assaigs de medicaments i vacunes més precisos i més econòmics. I com que aquests òrgans s'imprimeixen amb les cèl·lules mare del pacient, el risc que el sistema immunitari del pacient rebui aquests òrgans disminueix dràsticament en comparació amb els òrgans donats d'humans, animals i determinats implants mecànics.

Més endavant, cap a la dècada de 2040, les bioimpressores 3D avançades imprimiran extremitats senceres que es poden tornar a col·locar a la soca dels amputats, fent que les pròtesis quedin obsoletes.

Teràpia gènica

Amb la teràpia gènica, la ciència comença a manipular la natura. Aquesta és una forma de tractament dissenyada per corregir trastorns genètics.

Explicat de manera senzilla, la teràpia gènica implica seqüenciar el teu genoma (ADN); després s'analitza per trobar gens defectuosos que estan causant una malaltia; després es va modificar/editar per substituir aquests defectes per gens sans (avui dia utilitzant l'eina CRISPR explicada al capítol anterior); i, finalment, torneu a introduir aquests gens ara sans al vostre cos per curar aquesta malaltia.

Un cop perfeccionada, la teràpia gènica es podria utilitzar per curar una sèrie de malalties, com ara el càncer, la sida, la fibrosi quística, l'hemofília, la diabetis, les malalties del cor, fins i tot algunes discapacitats físiques com ara sordesa.

Enginyeria genètica

Les aplicacions sanitàries de l'enginyeria genètica entren en una veritable zona grisa. Tècnicament parlant, el desenvolupament de cèl·lules mare i la teràpia gènica són en si mateixes formes d'enginyeria genètica, encara que lleus. Tanmateix, les aplicacions de l'enginyeria genètica que preocupen a la majoria de les persones impliquen la clonació humana i l'enginyeria de nadons dissenyadors i superhumans.

Aquests temes els deixarem a la nostra sèrie El futur de l'evolució humana. Però per als propòsits d'aquest capítol, hi ha una aplicació d'enginyeria genètica que no és tan controvertida... bé, tret que siguis vegà.

Actualment, empreses com United Therapeutics hi estan treballant porcs genèticament enginyers amb òrgans que contenen gens humans. El motiu d'afegir aquests gens humans és evitar que aquests òrgans de porc siguin rebutjats pel sistema immunitari de l'ésser humà al qual s'implanten.

Un cop reeixit, el bestiar es pot cultivar a escala per subministrar una quantitat gairebé il·limitada d'òrgans de substitució per al "xenotrasplantament" d'animal a humà. Això representa una alternativa als òrgans artificials i impresos en 3D anteriors, amb l'avantatge de ser més barats que els òrgans artificials i més endavant tècnicament que els òrgans impresos en 3D. Dit això, el nombre de persones amb raons ètiques i religioses per oposar-se a aquesta forma de producció d'òrgans segurament garantirà que aquesta tecnologia mai no s'ampliï realment.

No més lesions físiques i discapacitats

Tenint en compte la llista de mètodes de tractament tecnològics versus biològics que acabem de parlar, és probable que l'era de permanent les lesions físiques i les discapacitats s'acabaran com a molt tard a mitjans de la dècada de 2040.

I encara que la competència entre aquests mètodes de tractament diamètric mai desapareixerà, en general, el seu impacte col·lectiu representarà un veritable èxit en l'atenció a la salut humana.

Per descomptat, aquesta no és tota la història. En aquest punt, la nostra sèrie El futur de la salut ha explorat els plans previstos per eliminar malalties i lesions físiques, però què passa amb la nostra salut mental? En el següent capítol, parlarem de si podem curar la nostra ment tan fàcilment com els nostres cossos.