Quantumrun

BILDA KREDITO: Quantumrun

Fino de konstantaj fizikaj vundoj kaj handikapoj: Estonteco de Sano P4

David Tal, Eldonisto, Futuristo
@DavidTalWrites
LinkedIn

mar, 09/15/2020 - 05:38

Por fini permanentajn, fizikajn vundojn, nia socio devas fari elekton: Ĉu ni ludas Dion kun nia homa biologio aŭ ĉu ni fariĝas partmaŝino?

Ĝis nun en nia serio Future of Health, ni koncentriĝis pri la estonteco de farmaciaĵoj kaj kuracado de malsanoj. Kaj dum malsano estas la plej ofta kialo, ke ni uzas nian sansistemon, la malpli oftaj kialoj ofte povas esti la plej gravaj.

Ĉu vi naskiĝis kun fizika handikapo aŭ suferas vundon, kiu provizore aŭ konstante limigas vian moveblecon, la sanaj elektoj nuntempe disponeblaj por trakti vin ofte estas limigitaj. Ni simple ne havis la ilojn por plene ripari la damaĝon faritan de misa genetiko aŭ severaj vundoj.

Sed meze de la 2020-aj jaroj, ĉi tiu status quo estos renversita. Danke al progresoj en genarredaktado priskribitaj en la antaŭa ĉapitro, same kiel progresoj en miniaturigitaj komputiloj kaj robotiko, la epoko konstantaj fizikaj malfortaĵoj finiĝos.

Homo kiel maŝino

Kiam temas pri fizikaj vundoj, kiuj implikas perdon de membro, homoj havas surprizan komforton uzante maŝinojn kaj ilojn por reakiri moveblecon. La plej evidenta ekzemplo, prostetiko, estis uzata dum jarmiloj, ofte referencita en malnovgreka kaj romia literaturo. En 2000, arkeologoj malkovris la 3,000-jaraĝan, mumigitaj restaĵoj de egipta nobelino kiu portis prostetan piedfingron el ligno kaj ledo.

Konsiderante ĉi tiun longan historion de uzado de nia saĝeco por restarigi certan nivelon de fizika movebleco kaj sano, ne devus surprizi, ke uzado de moderna teknologio por restarigi plenan moveblecon estas bonvenigita sen la plej eta protesto.

Inteligentaj protezaĵoj

Kiel menciite supre, dum la kampo de protetiko estas antikva, ĝi ankaŭ malrapide evoluis. Ĉi tiuj lastaj jardekoj vidis plibonigojn en sia komforto kaj vivsimila aspekto, sed nur en la lasta jardeko kaj duono vera progreso estis farita en la kampo rilate al kosto, funkcieco kaj uzebleco.

Ekzemple, kie iam ĝi kostus ĝis $ 100,000 por kutima protezaĵo, homoj nun povas uzu 3D-presilojn por konstrui kutimajn protezaĵojn (en kelkaj kazoj) por malpli ol $1,000.

Dume, por portantoj de prostezaj kruroj, kiuj malfacilas piediri aŭ grimpi ŝtuparojn nature, novaj kompanioj uzas la kampon de biomimeto por konstrui protezojn, kiuj provizas kaj pli naturan promenadon kaj kuradon, dum ankaŭ tranĉas la lernkurbon necesan por uzi ĉi tiujn protezojn.

Alia problemo kun prostezaj kruroj estas, ke uzantoj ofte trovas ilin doloraj por porti dum longaj tempodaŭroj, eĉ se ili estas laŭmendaj. Tio estas ĉar pezportantaj protezoj devigas la haŭton kaj karnon de la amputito ĉirkaŭ sia stumpo esti disbatitaj inter ilia osto kaj protezaĵo. Unu opcio por trakti ĉi tiun aferon estas instali specon de universala konektilo rekte en la oston de la amputito (simila al okulaj kaj dentaj enplantaĵoj). Tiel, prostezaj kruroj povas esti rekte "ŝraŭbitaj en la oston." Ĉi tio forigas la haŭton sur karna doloro kaj ankaŭ permesas al la amputito aĉeti gamon da amasproduktitaj protezaĵoj kiuj ne plu bezonas esti amasproduktitaj.

Sed unu el la plej ekscitaj ŝanĝoj, precipe por amputitoj kun prostetaj brakoj aŭ manoj, estas la uzo de rapida evoluiga teknologio nomata Brain-Computer Interface (BCI).

Bionika movado funkciigita de cerbo

Unue diskutita en nia Estonteco de Komputiloj serio, BCI implikas uzi enplantaĵon aŭ cerban skanantan aparaton por monitori viajn cerbajn ondojn kaj asocii ilin kun komandoj por kontroli ion ajn, kio estas prizorgita de komputilo.

Fakte, vi eble ne rimarkis ĝin, sed la komencoj de BCI jam komenciĝis. Amputitoj nun estas provante robotajn membrojn kontrolite rekte per la menso, anstataŭe de tra sensiloj alkroĉitaj al la stumpeto de la portanto. Same, homoj kun severaj handikapoj (kiel ekzemple kvarplegikoj) nun estas uzante BCI por stiri iliajn motorizitajn rulseĝojn kaj manipuli robotajn brakojn. Meze de la 2020-aj jaroj, BCI fariĝos la normo por helpi amputitojn kaj handikapulojn gvidi pli sendependajn vivojn. Kaj de la fruaj 2030-aj jaroj, BCI fariĝos sufiĉe progresinta por permesi al homoj kun mjelvundoj marŝi denove per elsendas siajn marŝajn pensokomandojn al sia malsupra torso tra mjelplanto.

Kompreneble, fari inteligentajn protezaĵojn ne estas nur por kio estos uzataj estontaj enplantaĵoj.

Inteligentaj enplantaĵoj

Enplantaĵoj nun estas testitaj por anstataŭigi tutajn organojn, kun la longperspektiva celo forigi la atendtempojn alfrontatajn pacientojn dum atendado de donacantransplantaĵo. Inter la plej parolataj pri organo-anstataŭaj aparatoj estas la biona koro. Pluraj dezajnoj eniris la merkaton, sed inter la plej promesplenaj estas a aparato kiu pumpas sangon ĉirkaŭ la korpo sen pulso … donas tute novan signifon al la marŝantaj mortintoj.

Ekzistas ankaŭ tute nova klaso de enplantaĵoj dizajnitaj por plibonigi homan agadon, anstataŭ simple resendi iun al sana stato. Ĉi tiujn tipojn de enplantaĵoj ni kovros en nia Estonteco de Homa Evoluo serio.

Sed kiel ĝi rilatas al sano, la lasta enplantaĵtipo, kiun ni mencios ĉi tie, estas venontgeneraciaj, sanreguligaj enplantaĵoj. Pensu pri ĉi tiuj kiel korstimuliloj, kiuj aktive kontrolas vian korpon, kunhavas vian biometrikon kun sana aplikaĵo en via telefono, kaj kiam ĝi sentas la komencon de malsano, liberigas medikamentojn aŭ elektrajn kurentojn por reekvilibrigi vian korpon.

Kvankam ĉi tio povus soni kiel Sci-Fi, DARPA (la progresinta esplora brako de la usona armeo) jam laboras pri projekto nomita. ElektRx, mallongigo por Elektraj Preskriboj. Surbaze de la biologia procezo konata kiel neŭromodulado, ĉi tiu eta enplantaĵo kontrolos la ekstercentran nervan sistemon de la korpo (la nervoj kiuj ligas la korpon al la cerbo kaj mjelo), kaj kiam ĝi detektas malekvilibron kiu povas kaŭzi malsanon, ĝi liberigos elektran. impulsoj, kiuj reekvilibrigos ĉi tiun nervan sistemon kaj ankaŭ stimulos la korpon por resanigi sin.

Nanoteknologio naĝante tra via sango

Nanoteknologio estas grandega temo, kiu havas aplikojn en ampleksa vario de kampoj kaj industrioj. En ĝia kerno, ĝi estas larĝa termino por ajna formo de scienco, inĝenierado kaj teknologio kiu mezuras, manipulas aŭ enkorpigas materialojn je skalo de 1 kaj 100 nanometroj. La suba bildo donos al vi senton pri la skalo de nanoteknologiaj laboroj ene.

En la kunteksto de sano, nanoteknologio estas esplorita kiel ilo kiu povus revolucii sanservon anstataŭigante drogojn kaj plej multajn kirurgiojn tute antaŭ la malfruaj 2030-aj jaroj.

Dirite, imagu, ke vi povus preni la plej bonan medicinan ekipaĵon kaj scion necesan por trakti malsanon aŭ fari kirurgion kaj kodi ĝin en dozon da salino—dozo kiu povas esti stokita en injektilo, sendita ie ajn, kaj injektita en iu ajn en bezono. de medicina prizorgo. Se ĝi sukcesas, ĝi povus malnoviĝi ĉion, kion ni diskutis en la lastaj du ĉapitroj de ĉi tiu serio.

Ido Bachelet, plej elstara esploristo pri kirurgia nanorobotiko, antaŭvidas tago, kiam negrava kirurgio simple implikas kuraciston injekti injektilon plenigitan per miliardoj da antaŭprogramitaj nanobotoj en celitan regionon de via korpo.

Tiuj nanobotoj tiam disvastiĝis tra via korpo serĉante difektitan histon. Fojo trovita, ili tiam uzus enzimojn por tranĉi la difektitajn histajn ĉelojn for de la sana histo. La sanaj ĉeloj de la korpo tiam estus stimulitaj por kaj forigi la difektitajn ĉelojn kaj regeneri la histon ĉirkaŭ la kavaĵo kreita de la forigo de la difektita histo. La nanobotoj eĉ povus celi kaj subpremi ĉirkaŭajn nervajn ĉelojn por malbriligi dolorajn signalojn kaj redukti inflamon.

Uzante ĉi tiun procezon, ĉi tiuj nanobotoj ankaŭ povas esti aplikataj por ataki diversajn formojn de kancero, same kiel diversajn virusojn kaj fremdajn bakteriojn, kiuj povas infekti vian korpon. Kaj dum ĉi tiuj nanobotoj ankoraŭ estas almenaŭ 15 jarojn for de disvastigita medicina adopto, la laboro pri ĉi tiu teknologio jam estas tre daŭranta. La suba infografio skizas kiel nanoteknologio povus iam reinĝenieri niajn korpojn (per ActivistPost.com):

Regenera medicino

Uzante la tegmentan terminon, regenera medikamento, tiu branĉo de esplorado uzas teknikojn ene de la kampoj de hista inĝenierado kaj molekula biologio por restarigi la funkcion de malsanaj aŭ difektitaj histoj kaj organoj. Esence, regenera medicino volas uzi la ĉelojn de via korpo por ripari sin, anstataŭ anstataŭigi aŭ pligrandigi la ĉelojn de via korpo per prostetoj kaj maŝinoj.

Iasence, ĉi tiu aliro al resanigo estas multe pli natura ol la Robocop-opcioj priskribitaj supre. Sed konsiderante ĉiujn protestojn kaj etikajn zorgojn, kiujn ni vidis levitajn ĉi tiujn lastajn du jardekojn pri GMO-manĝaĵoj, stamĉelaj esploroj, kaj lastatempe homa klonado kaj genaro-redaktado, estas juste diri, ke regenera medicino renkontos pezan opozicion.

Kvankam estas facile forĵeti ĉi tiujn zorgojn rekte, la realeco estas, ke la publiko havas multe pli intiman kaj intuician komprenon pri teknologio ol ĝi havas biologion. Memoru, prostetikaĵoj ekzistas de jarmiloj; povi legi kaj redakti la genaron nur eblis ekde 2001. Tial multaj homoj preferus fariĝi ciborgoj ol havi sian genetikon "donita de Dio".

Tial, kiel publika servo, ni esperas, ke la mallonga superrigardo de regeneraj medicinteknikoj sube helpos forigi la stigmon pri ludado de Dio. En ordo de malplej polemikaj al la plej multaj:

Formŝanĝaj stamĉeloj

Vi verŝajne aŭdis multon pri stamĉeloj dum la lastaj jaroj, ofte ne en la plej bona lumo. Sed ĝis 2025, stamĉeloj estos uzataj por resanigi diversajn fizikajn kondiĉojn kaj vundojn.

Antaŭ ol ni klarigas kiel ili estos uzataj, gravas memori, ke stamĉeloj loĝas en ĉiu parto de nia korpo, atendante esti vokitaj en agado por ripari difektitan histon. Fakte, ĉiuj 10 bilionoj da ĉeloj kiuj konsistigas nian korpon originis de tiuj komencaj praĉeloj de ene de la utero de via patrino. Dum via korpo formiĝis, tiuj stamĉeloj specialiĝis en cerbaj ĉeloj, korĉeloj, haŭtaj ĉeloj ktp.

En ĉi tiuj tagoj, sciencistoj nun kapablas turni preskaŭ ajnan grupon de ĉeloj en via korpo reen en tiujn originajn stamĉelojn. Kaj tio estas granda afero. Ĉar stamĉeloj povas transformi en ajnan ĉelon en via korpo, ili povas esti uzataj por resanigi preskaŭ ajnan vundon.

A simpligita ekzemple de stamĉeloj sur laboro implikas kuracistojn prenantajn haŭtprovaĵojn de brulvundviktimoj, igante ilin stamĉeloj, kultivante novan haŭton en petri-kavo, kaj tiam uzante tiun lastatempe kreskintan haŭton por greft/anstataŭigi la bruligitan haŭton de la paciento. Je pli altnivela nivelo, stamĉeloj estas nuntempe testitaj kiel kuracado kuraci kormalsanon kaj eĉ resanigi la mjelojn de paraplegiuloj, permesante al ili marŝi denove.

Sed unu el la pli ambiciaj uzoj de ĉi tiuj stamĉeloj uzas nove popularigitan 3D-presan teknologion.

3D bioprintado

3D bioprintado estas la medicina apliko de 3D presado per kiu vivantaj histoj estas presitaj tavolo post tavolo. Kaj anstataŭ uzi plastojn kaj metalojn kiel normalajn 3D-presilojn, 3D-bioprintiloj uzas (vi divenis) stamĉelojn kiel la konstrumaterialon.

La totala procezo de kolektado kaj kreskado de la stamĉeloj estas la sama kiel la procezo skizita por la brulviktimo ekzemplo. Tamen, post kiam sufiĉe da stamĉeloj estas kreskigitaj, ili tiam povas esti provizitaj en la 3D-presilon por formi plej multajn 3D-organikan formon, kiel anstataŭa haŭto, oreloj, ostoj, kaj, precipe, ili ankaŭ povas. presaj organoj.

Ĉi tiuj 3D presitaj organoj estas altnivela formo de hista inĝenierado, kiu reprezentas la organikan alternativon al la artefaritaj organenplantaĵoj menciitaj antaŭe. Kaj kiel tiuj artefaritaj organoj, ĉi tiuj presitaj organoj iam reduktos la mankon de organdonacoj.

Dirite, ĉi tiuj presitaj organoj ankaŭ prezentas plian avantaĝon por la farmacia industrio, ĉar ĉi tiuj presitaj organoj povas esti uzataj por pli precizaj kaj pli malmultekostaj provoj pri medikamentoj kaj vakcinoj. Kaj ĉar ĉi tiuj organoj estas presitaj per la propraj stamĉeloj de la paciento, la risko ke la imunsistemo de la paciento malakceptas ĉi tiujn organojn draste malpliiĝas kompare kun donacitaj organoj de homoj, bestoj kaj certaj mekanikaj enplantaĵoj.

Pli en la estonteco, antaŭ la 2040-aj jaroj, progresintaj 3D bioprintiloj presos tutajn membrojn kiuj povas esti refiksitaj al la stumpeto de amputitoj, tiel igante protezojn malnoviĝintaj.

Gena terapio

Kun genterapio, scienco komencas mistrakti naturon. Ĉi tio estas formo de kuracado desegnita por korekti genetikajn malordojn.

Klarigite simple, genterapio implikas havi vian genaron (DNA) sekvencita; poste analizite por trovi misajn genojn, kiuj kaŭzas malsanon; poste ŝanĝita/redaktita por anstataŭigi tiujn difektojn per sanaj genoj (nuntempe uzante la CRISPR-ilon klarigitan en la antaŭa ĉapitro); kaj poste finfine reenkonduku tiujn nun sanajn genojn reen en vian korpon por kuraci koncernan malsanon.

Post kiam perfektigita, genterapio povus esti uzata por kuraci gamon da malsanoj, kiel kancero, aidoso, kista fibrozo, hemofilio, diabeto, kormalsano, eĉ elekti fizikajn handikapojn kiel surdeco.

Genetika inĝenierado

La sanaj aplikoj de genetika inĝenierado eniras veran grizan areon. Teknike parolante, stamĉela evoluo kaj genterapio estas mem formoj de genetika inĝenierado, kvankam mildaj. Tamen, la aplikoj de genetika inĝenierado, kiuj koncernas la plej multajn homojn, implikas homan klonadon kaj la inĝenieristikon de dezajnistbeboj kaj superhomoj.

Ĉi tiujn temojn ni lasos al nia serio Future of Human Evolution. Sed por la celoj de ĉi tiu ĉapitro, ekzistas unu aplikaĵo pri genetika inĝenierado, kiu ne estas tiel polemika... nu, krom se vi estas vegano.

Nuntempe, firmaoj kiel United Therapeutics laboras por genetike inĝenieraj porkoj kun organoj, kiuj enhavas homajn genojn. La kialo malantaŭ aldoni ĉi tiujn homajn genojn estas eviti ke ĉi tiuj porkaj organoj estu malakceptitaj de la imunsistemo de la homo, al kiu ili estas enplantitaj.

Post kiam sukcesa, brutaro povas esti kreskigita ĉe skalo por provizi preskaŭ senliman kvanton de anstataŭigaj organoj por best-al-homa "kseno-transplantado." Ĉi tio reprezentas alternativon al la artefaritaj kaj 3D presitaj organoj supre, kun la avantaĝo de esti pli malmultekosta ol artefaritaj organoj kaj pli antaŭen teknike ol 3D presitaj organoj. Dirite, la nombro da homoj kun etikaj kaj religiaj kialoj kontraŭstari ĉi tiun formon de organproduktado verŝajne certigos, ke ĉi tiu teknologio neniam iras vere ĝenerala.

Ne plu fizikaj vundoj kaj handikapoj

Konsiderante la lavlisto de teknologiaj kontraŭ biologiaj traktaj metodoj, kiujn ni ĵus diskutis, verŝajne la epoko de Permanenta fizikaj vundoj kaj handikapoj finiĝos ne pli malfrue ol meze de la 2040-aj jaroj.

Kaj dum la konkurado inter ĉi tiuj diametraj kuracmetodoj neniam vere malaperos, ĝenerale, ilia kolektiva efiko reprezentos veran atingon en homa sanservo.

Kompreneble, ĉi tio ne estas la tuta historio. Ĝis ĉi tiu punkto, nia serio Future of Health esploris la antaŭviditajn planojn forigi malsanojn kaj fizikajn vundojn, sed kio pri nia mensa sano? En la sekva ĉapitro, ni diskutos ĉu ni povas kuraci niajn mensojn same facile kiel niajn korpojn.