Quantumrun

KREDIT OBRAZU: Quantumrun

Konec trvalých tělesných zranění a postižení: Budoucnost zdraví P4

David Tal, vydavatel, futurista
@DavidTalWrites
LinkedIn

Út, 09/15/2020 - 05:38

Aby naše společnost skoncovala s trvalými fyzickými zraněními, musí se rozhodnout: Budeme si hrát na Boha s naší lidskou biologií, nebo se staneme součástí stroje?

V naší sérii Future of Health jsme se doposud zaměřovali na budoucnost léčiv a léčení nemocí. A ačkoli nemoc je nejčastějším důvodem, proč využíváme náš systém zdravotní péče, méně časté důvody mohou být často nejzávažnější.

Ať už jste se narodili s tělesným postižením nebo jste utrpěli zranění, které dočasně či trvale omezuje vaši pohyblivost, možnosti zdravotní péče, které jsou v současné době k dispozici, jsou často omezené. Jen jsme neměli nástroje k úplné nápravě škod způsobených chybnou genetikou nebo těžkými zraněními.

Ale v polovině roku 2020 bude tento status quo převrácen na hlavu. Díky pokrokům v editaci genomu popsaným v předchozí kapitole, stejně jako pokrokům v miniaturizovaných počítačích a robotice, éra trvalých fyzických vad skončí.

Člověk jako stroj

Pokud jde o fyzická zranění, která zahrnují ztrátu končetiny, lidé mají překvapivý komfort při používání strojů a nástrojů k obnovení mobility. Nejzřetelnější příklad, protetika, se používá po tisíciletí, běžně zmiňovaná ve starověké řecké a římské literatuře. V roce 2000 archeologové objevili 3,000 let starý mumifikované ostatky egyptské šlechtičny, která nosila protetickou špičku vyrobenou ze dřeva a kůže.

Vzhledem k této dlouhé historii využívání naší vynalézavosti k obnovení určité úrovně fyzické mobility a zdraví by nemělo být překvapením, že použití moderních technologií k obnovení plné mobility je vítáno bez sebemenších protestů.

Chytrá protetika

Jak již bylo zmíněno výše, i když je oblast protetiky prastará, také se pomalu vyvíjela. V posledních několika desetiletích došlo ke zlepšení jejich pohodlí a živého vzhledu, ale teprve v posledním desetiletí a půl došlo v této oblasti ke skutečnému pokroku, pokud jde o náklady, funkčnost a použitelnost.

Například tam, kde kdysi stála zakázková protetika až 100,000 XNUMX USD, lidé nyní mohou používat 3D tiskárny k výrobě vlastní protetiky (v některých případech) za méně než 1,000 XNUMX $.

Mezitím pro nositele protetických nohou, pro které je obtížné přirozeně chodit nebo stoupat po schodech, nové společnosti využívají oblast biomimikry k výrobě protetik, které poskytují přirozenější zážitek z chůze i běhu a zároveň snižují křivku učení potřebnou k používání těchto protetik.

Dalším problémem s protetickými nohami je, že uživatelé je často považují za bolestivé, když je nosíte po delší dobu, i když jsou vyrobeny na míru. Je to proto, že zátěž nesoucí protetika nutí kůži a maso amputovaného kolem pahýlu rozdrtit mezi jeho kostí a protetiku. Jednou z možností, jak tento problém vyřešit, je nainstalovat jakýsi univerzální konektor přímo do kosti po amputaci (podobně jako u očních a zubních implantátů). Tímto způsobem lze protetické nohy přímo „zašroubovat do kosti“. To odstraní kůži při bolestech těla a také umožňuje amputovanému koupit řadu hromadně vyráběných protetik, které již nemusí být sériově vyráběny.

Ale jednou z nejzajímavějších změn, zejména pro amputáty s protetickými pažemi nebo rukama, je použití rychle se vyvíjející technologie zvané Brain-Computer Interface (BCI).

Bionický pohyb poháněný mozkem

Poprvé diskutované v našem Budoucnost počítačů série, BCI zahrnuje použití implantátu nebo zařízení pro skenování mozku ke sledování vašich mozkových vln a jejich přiřazení k příkazům pro ovládání čehokoli, co je řízeno počítačem.

Ve skutečnosti jste si to možná neuvědomovali, ale začátky BCI již začaly. Amputovaní jsou nyní testování robotických končetin ovládané přímo myslí, místo přes senzory připojené k pahýlu nositele. Stejně tak jsou na tom nyní lidé s těžkým postižením (např. kvadruplegici). pomocí BCI k řízení svých motorizovaných invalidních vozíků a manipulovat s robotickými pažemi. Do poloviny roku 2020 se BCI stane standardem při pomoci osobám po amputaci a osobám se zdravotním postižením vést nezávislejší život. A začátkem 2030. let XNUMX. století bude BCI dostatečně pokročilá, aby umožnila lidem s poraněním páteře znovu chodit tím, že přenáší své myšlenkové příkazy při chůzi do spodní části trupu přes páteřního implantátu.

Výroba chytré protetiky samozřejmě není vše, k čemu budou budoucí implantáty sloužit.

Chytré implantáty

Nyní se testují implantáty, které nahrazují celé orgány, s dlouhodobým cílem eliminovat čekací doby, kterým pacienti čelí při čekání na transplantaci dárce. Mezi nejvíce diskutovaná zařízení pro náhradu orgánů patří bionické srdce. Na trh vstoupilo několik návrhů, ale mezi nejslibnější patří a zařízení, které pumpuje krev po těle bez pulsu … dává zcela nový význam chodícím mrtvým.

K dispozici je také zcela nová třída implantátů navržených tak, aby zlepšily lidský výkon, namísto toho, aby jednoduše vrátily někoho do zdravého stavu. Tyto typy implantátů pokryjeme v našem Budoucnost lidské evoluce série.

Ale pokud jde o zdraví, posledním typem implantátu, který zde zmíníme, jsou implantáty nové generace, které regulují zdraví. Představte si je jako kardiostimulátory, které aktivně monitorují vaše tělo, sdílejí vaše biometrické údaje se zdravotní aplikací ve vašem telefonu, a když zaznamená počátek nemoci, uvolní léky nebo elektrické proudy, aby obnovily rovnováhu vašeho těla.

I když to může znít jako sci-fi, DARPA (pokročilá výzkumná skupina americké armády) již pracuje na projektu tzv. ElectRx, zkratka pro Electrical Prescriptions. Na základě biologického procesu známého jako neuromodulace bude tento drobný implantát monitorovat periferní nervový systém těla (nervy, které spojují tělo s mozkem a míchou), a když zjistí nerovnováhu, která může vést k onemocnění, uvolní elektrické impulsy, které uvedou do rovnováhy tento nervový systém a zároveň stimulují tělo, aby se samo uzdravilo.

Nanotechnologie proplouvající vaší krví

Nanotechnologie je obrovské téma, které má uplatnění v celé řadě oborů a průmyslových odvětví. V jádru je to široký pojem pro jakoukoli formu vědy, inženýrství a technologie, která měří, manipuluje nebo začleňuje materiály v měřítku 1 až 100 nanometrů. Níže uvedený obrázek vám poskytne představu o rozsahu, ve kterém nanotechnologie funguje.

V souvislosti se zdravím jsou nanotechnologie zkoumány jako nástroj, který by mohl způsobit revoluci ve zdravotnictví tím, že do konce třicátých let zcela nahradí léky a většinu operací.

Jinými slovy, představte si, že byste mohli vzít to nejlepší lékařské vybavení a znalosti potřebné k léčbě nemoci nebo k provedení operace a zakódovat je do dávky fyziologického roztoku – dávky, kterou lze uložit do injekční stříkačky, poslat kamkoli a vstříknout ji komukoli v nouzi. lékařské péče. Pokud bude úspěšná, mohlo by to učinit vše, o čem jsme hovořili v posledních dvou kapitolách této série, zastaralé.

Ido Bachelet, přední výzkumník v oblasti chirurgické nanorobotiky, představy den, kdy malý chirurgický zákrok znamená, že lékař vstříkne injekční stříkačku naplněnou miliardami předem naprogramovaných nanobotů do cílené oblasti vašeho těla.

Tito nanoboti by se pak rozšířili po vašem těle a hledali poškozenou tkáň. Jakmile by je našli, použili by enzymy k odříznutí poškozených tkáňových buněk od zdravé tkáně. Zdravé buňky těla by pak byly stimulovány k likvidaci poškozených buněk a regeneraci tkáně kolem dutiny vytvořené odstraněním poškozené tkáně. Nanoboti by se mohli dokonce zaměřit a potlačit okolní nervové buňky, aby utlumili signály bolesti a snížili zánět.

Pomocí tohoto procesu lze tyto nanoboty také použít k útoku na různé formy rakoviny, stejně jako různé viry a cizí bakterie, které mohou infikovat vaše tělo. A i když jsou tito nanoboti ještě nejméně 15 let od rozšířeného lékařského přijetí, práce na této technologii již velmi probíhají. Níže uvedená infografika nastiňuje, jak by nanotechnologie mohla jednoho dne přebudovat naše těla (přes ActivistPost.com):

Regenerativní medicína

Pomocí zastřešujícího termínu, regenerativní medicína, toto odvětví výzkumu využívá techniky v oblasti tkáňového inženýrství a molekulární biologie k obnovení funkce nemocných nebo poškozených tkání a orgánů. Regenerační medicína chce v podstatě využít buňky vašeho těla k samy o sobě, místo toho, aby nahrazovala nebo rozšiřovala buňky vašeho těla protetikami a stroji.

Svým způsobem je tento přístup k léčení daleko přirozenější než možnosti Robocop popsané výše. Ale vzhledem ke všem protestům a etickým obavám, které jsme v posledních dvou desetiletích viděli v souvislosti s GMO potravinami, výzkumem kmenových buněk a v poslední době klonováním lidí a úpravami genomu, je spravedlivé říci, že regenerativní medicína narazí na těžkou opozici.

I když je snadné tyto obavy rovnou odmítnout, realita je taková, že veřejnost chápe technologii mnohem důvěrněji a intuitivněji než biologii. Pamatujte, že protetika existuje po tisíciletí; schopnost číst a upravovat genom je možná teprve od roku 2001. To je důvod, proč by se mnoho lidí raději stalo kyborgy, než aby si hráli na svou „bohem danou“ genetiku.

Proto jako veřejná služba doufáme, že níže uvedený stručný přehled technik regenerativní medicíny pomůže odstranit stigma kolem hraní si na Boha. V pořadí nejméně kontroverzním pro většinu:

Kmenové buňky pro změnu tvaru

O kmenových buňkách jste za posledních pár let pravděpodobně slyšeli hodně, často ne v nejlepším světle. Ale do roku 2025 se budou kmenové buňky používat k léčbě různých fyzických stavů a zranění.

Než vysvětlíme, jak budou použity, je důležité si uvědomit, že kmenové buňky sídlí v každé části našeho těla a čekají, až budou povolány do akce, aby opravily poškozenou tkáň. Ve skutečnosti všech 10 bilionů buněk, které tvoří naše tělo, pocházelo z těchto původních kmenových buněk z lůna vaší matky. Jak se vaše tělo formovalo, tyto kmenové buňky se specializovaly na mozkové buňky, srdeční buňky, kožní buňky atd.

V dnešní době jsou vědci schopni otočit téměř jakoukoli skupinu buněk ve vašem těle zpět do původních kmenových buněk. A to je velký problém. Vzhledem k tomu, že kmenové buňky jsou schopny se přeměnit na jakoukoli buňku ve vašem těle, lze je použít k hojení téměř jakékoli rány.

Zjednodušené příklad Při práci s kmenovými buňkami lékaři odebírají vzorky kůže popálených obětí, přeměňují je na kmenové buňky, pěstují novou vrstvu kůže v Petriho misce a pak tuto nově narostlou kůži používají k transplantaci/náhradě spálené kůže pacienta. Na pokročilejší úrovni jsou kmenové buňky v současnosti testovány jako léčba léčit srdeční onemocnění a dokonce léčit míchy paraplegiků, což jim umožní znovu chodit.

Ale jedno z nejambicióznějších použití těchto kmenových buněk využívá nově popularizovanou technologii 3D tisku.

3D biotisk

3D bioprinting je lékařská aplikace 3D tisku, kdy se živé tkáně tisknou vrstvu po vrstvě. A namísto použití plastů a kovů jako normální 3D tiskárny používají 3D biotiskárny (uhodli jste správně) kmenové buňky jako stavební materiál.

Celkový proces sběru a pěstování kmenových buněk je stejný jako proces nastíněný u příkladu popálené oběti. Jakmile se však vypěstuje dostatek kmenových buněk, mohou být vloženy do 3D tiskárny, aby vytvořily většinu jakéhokoli 3D organického tvaru, jako je náhradní kůže, uši, kosti, a zejména mohou také tisknout orgány.

Tyto 3D tištěné orgány jsou pokročilou formou tkáňového inženýrství, které představuje organickou alternativu k výše zmíněným umělým orgánovým implantátům. A stejně jako ty umělé orgány, i tyto tištěné orgány jednoho dne sníží nedostatek dárců orgánů.

To znamená, že tyto tištěné orgány také představují další výhodu pro farmaceutický průmysl, protože tyto tištěné orgány mohou být použity pro přesnější a levnější testy léků a vakcín. A protože jsou tyto orgány vytištěny pomocí vlastních kmenových buněk pacienta, riziko, že imunitní systém pacienta tyto orgány odmítne, drasticky klesá ve srovnání s orgány darovanými lidmi, zvířaty a určitými mechanickými implantáty.

Dále v budoucnu, do 2040. let 3. století, budou pokročilé XNUMXD biotiskárny tisknout celé končetiny, které lze znovu připojit k pahýlu amputovaných, čímž se protetika stane zastaralou.

Genová terapie

S genovou terapií začíná věda manipulovat s přírodou. Toto je forma léčby určená k nápravě genetických poruch.

Jednoduše vysvětleno, genová terapie zahrnuje sekvenování vašeho genomu (DNA); poté analyzovány, aby byly nalezeny defektní geny, které způsobují onemocnění; poté změněn/upraveny tak, aby byly tyto defekty nahrazeny zdravými geny (v dnešní době pomocí nástroje CRISPR vysvětleného v předchozí kapitole); a pak konečně znovu zaveďte tyto nyní zdravé geny zpět do svého těla, abyste vyléčili uvedenou nemoc.

Jakmile bude genová terapie zdokonalena, mohla by být použita k léčbě řady nemocí, jako je rakovina, AIDS, cystická fibróza, hemofilie, cukrovka, srdeční choroby, dokonce i vybraná tělesná postižení jako hluchota.

Genetické inženýrství

Zdravotnické aplikace genetického inženýrství vstupují do skutečně šedé zóny. Technicky řečeno, vývoj kmenových buněk a genová terapie jsou samy o sobě formou genetického inženýrství, i když mírnou. Nicméně aplikace genetického inženýrství, které se týkají většiny lidí, zahrnují lidské klonování a inženýrství návrhářských miminek a nadlidí.

Tato témata přenecháme naší sérii Future of Human Evolution. Ale pro účely této kapitoly existuje jedna aplikace genetického inženýrství, která není tak kontroverzní... tedy, pokud nejste vegan.

V současné době pracují společnosti jako United Therapeutics geneticky inženýrská prasata s orgány, které obsahují lidské geny. Důvodem přidání těchto lidských genů je zabránit tomu, aby tyto prasečí orgány byly odmítnuty imunitním systémem člověka, do kterého jsou implantovány.

Jakmile budou úspěšní, dobytek lze pěstovat ve velkém měřítku, aby bylo možné dodávat téměř neomezené množství náhradních orgánů pro „xenotransplantaci“ mezi zvířaty a lidmi. To představuje alternativu k výše uvedeným umělým a 3D tištěným orgánům s výhodou levnější než umělé orgány a dále technicky než 3D tištěné orgány. To znamená, že počet lidí s etickými a náboženskými důvody, aby se postavili této formě výroby orgánů, pravděpodobně zajistí, že tato technologie nikdy nebude skutečně mainstreamová.

Už žádná fyzická zranění a postižení

Vzhledem k výčtu technologických vs. biologických metod úpravy, o kterých jsme právě hovořili, je pravděpodobné, že éra stálý fyzická zranění a postižení skončí nejpozději v polovině 2040. let XNUMX. století.

A i když konkurence mezi těmito diametrálními léčebnými metodami nikdy skutečně nezmizí, celkově bude jejich společný dopad představovat skutečný úspěch v lidské péči.

To samozřejmě není celý příběh. V tomto okamžiku naše série Budoucnost zdraví prozkoumala předpokládané plány na odstranění nemocí a fyzických zranění, ale co naše duševní zdraví? V další kapitole probereme, zda dokážeme vyléčit svou mysl stejně snadno jako naše tělo.