Quantumrun

MYNDAGREIÐSLA: Quantumrun

Lok varanlegra líkamsmeiðsla og fötlunar: Framtíð heilsu P4

David Tal, útgefandi, framtíðarfræðingur
@DavidTalWrites
LinkedIn

Þri, 09 - 15:2020

Til að binda enda á varanleg, líkamleg meiðsli þarf samfélag okkar að velja: Leikum við Guð með líffræði okkar mannsins eða verðum við hluti af vél?

Hingað til í Future of Health seríunni okkar höfum við einbeitt okkur að framtíð lyfja og lækna sjúkdóma. Og þó að veikindi séu algengasta ástæðan fyrir því að við notum heilbrigðiskerfið okkar, þá geta sjaldgæfari ástæðurnar oft verið þær alvarlegustu.

Hvort sem þú fæddist með líkamlega fötlun eða verður fyrir meiðslum sem takmarkar hreyfigetu þína tímabundið eða varanlega, þá eru heilsugæslumöguleikar sem nú eru í boði til að meðhöndla þig oft takmarkaðir. Við höfum bara ekki haft tækin til að gera að fullu við skaðann sem stafar af gölluðum erfðafræði eða alvarlegum meiðslum.

En um miðjan 2020 mun þessu óbreyttu ástandi snúast á hausinn. Þökk sé framförum í erfðamengisbreytingum sem lýst var í fyrri kafla, sem og framförum í smækkuðum tölvum og vélfærafræði, mun tímabil varanlegra líkamlegra veikinda líða undir lok.

Maðurinn sem vél

Þegar kemur að líkamlegum meiðslum sem fela í sér tap á útlimum, hafa menn óvænt þægindi með því að nota vélar og verkfæri til að endurheimta hreyfigetu. Augljósasta dæmið, stoðtæki, hefur verið í notkun í árþúsundir, sem oft er vísað til í forngrískum og rómverskum bókmenntum. Árið 2000 uppgötvuðu fornleifafræðingar hinn 3,000 ára gamla, múmaðar leifar af egypskri aðalskonu sem var með gervitá úr tré og leðri.

Í ljósi þessarar löngu sögu um að nota hugvitið okkar til að endurheimta ákveðna líkamlega hreyfigetu og heilsu, ætti það ekki að koma á óvart að notkun nútímatækni til að endurheimta fullan hreyfanleika sé fagnað án minnstu mótmæla.

Snjallar stoðtæki

Eins og getið er hér að ofan, þó að svið stoðtækja sé fornt, hefur það líka verið hægt að þróast. Undanfarna áratugi hafa orðið endurbætur á þægindum þeirra og líflegu útliti, en það er aðeins á síðasta einum og hálfum áratug sem raunverulegar framfarir hafa orðið á þessu sviði hvað varðar kostnað, virkni og notagildi.

Til dæmis, þar sem það myndi einu sinni kosta allt að $100,000 fyrir sérsniðna gervibúnað, getur fólk núna notaðu þrívíddarprentara til að smíða sérsniðnar stoðtæki (í sumum tilfellum) fyrir minna en $1,000.

Á sama tíma, fyrir notendur gervifóta sem eiga erfitt með að ganga eða klifra upp stiga náttúrulega, ný fyrirtæki eru að nota svið lífhermigerðar til að byggja stoðtæki sem veita bæði náttúrulegri göngu- og hlaupupplifun, en einnig skera námsferilinn sem þarf til að nota þessi stoðtæki.

Annað vandamál með gervifætur er að notendum finnst þeir oft sársaukafullir að vera í langan tíma, jafnvel þótt þeir séu sérsmíðaðir. Það er vegna þess að þyngdarberandi stoðtæki þvinga húð og hold aflimaða í kringum liðþófa til að myljast á milli beins og gervilims. Einn möguleiki til að vinna í kringum þetta mál er að setja eins konar alhliða tengi beint inn í bein þess sem aflimað er (svipað og augn- og tannígræðslur). Þannig er hægt að „skrúfa gervifætur beint í beinið“. Þetta fjarlægir húðina á holdverkjum og gerir þeim sem aflimað er einnig að kaupa úrval fjöldaframleiddra stoðtækja sem ekki þarf lengur að fjöldaframleiða.

En ein mest spennandi breytingin, sérstaklega fyrir þá sem eru aflimaðir með gervihandleggi eða hendur, er notkun á hröðum þróunartækni sem kallast Brain-Computer Interface (BCI).

Heilaknúin lífræn hreyfing

Fyrst rætt í okkar Framtíð tölvunnar röð, felur BCI í sér að nota ígræðslu eða heilaskönnunartæki til að fylgjast með heilabylgjunum þínum og tengja þær við skipanir til að stjórna öllu sem er keyrt af tölvu.

Reyndar gætir þú ekki áttað þig á því, en upphaf BCI er þegar hafið. Aflimaðir eru núna prófa útlimi vélfæra stjórnað beint af huganum, í stað þess að nota skynjara sem eru festir við liðþófa notandans. Sömuleiðis er fólk með alvarlega fötlun (eins og fjórfæðingar) núna nota BCI til að stýra vélknúnum hjólastólum sínum og stjórna vélfæravopnum. Um miðjan 2020 mun BCI verða staðallinn í að hjálpa aflimuðum og fötluðum að lifa sjálfstæðara lífi. Og snemma á þriðja áratugnum mun BCI verða nógu háþróað til að leyfa fólki með mænuskaða að ganga aftur með því að senda gönguhugsunarskipanir sínar til neðri búksins í gegnum mænuígræðsla.

Auðvitað er það ekki allt sem framtíðarígræðslur verða notaðar í að búa til snjall stoðtæki.

Snjöll ígræðsla

Nú er verið að prófa ígræðslur til að koma í stað heilu líffæranna, með það langtímamarkmið að útrýma þeim biðtíma sem sjúklingar standa frammi fyrir þegar þeir bíða eftir gjafaígræðslu. Meðal líffæraskiptatækja sem mest er talað um er líffærahjartað. Nokkrar hönnunar hafa komið inn á markaðinn, en meðal þeirra vænlegu er a tæki sem dælir blóði um líkamann án púls … gefur hinum gangandi dauðu nýja merkingu.

Það er líka alveg nýr flokkur ígræðslu sem er hannaður til að bæta frammistöðu mannsins, í stað þess að koma einhverjum aftur í heilbrigt ástand. Þessar tegundir ígræðslu munum við ná yfir í okkar Framtíð mannlegrar þróunar röð.

En þar sem það snýr að heilsu, þá eru síðasta vefjalyfjategundin sem við nefnum hér næstu kynslóð, heilsustýrandi ígræðslur. Hugsaðu um þetta sem gangráða sem fylgjast með líkama þínum á virkan hátt, deila líffræðilegum tölfræði þinni með heilsuappi í símanum þínum og þegar hann skynjar upphaf veikinda losar hann um lyf eða rafstrauma til að koma jafnvægi á líkamann.

Þó að þetta gæti hljómað eins og Sci-Fi, þá er DARPA (háþróaður rannsóknararmur bandaríska hersins) þegar að vinna að verkefni sem kallast ElectRx, stutt fyrir Rafmagnsuppskriftir. Byggt á líffræðilegu ferli sem kallast taugamótun mun þetta örsmáa vefjalyf fylgjast með úttaugakerfi líkamans (taugar sem tengja líkamann við heila og mænu) og þegar það greinir ójafnvægi sem getur leitt til veikinda mun það losa rafmagn hvatir sem munu koma jafnvægi á þetta taugakerfi á ný auk þess að örva líkamann til að lækna sjálfan sig.

Nanótækni syndir í gegnum blóðið þitt

Nanótækni er risastórt viðfangsefni sem á sér notkun á fjölmörgum sviðum og atvinnugreinum. Í kjarna þess er það víðtækt hugtak fyrir hvers kyns vísindi, verkfræði og tækni sem mælir, vinnur eða fellur inn efni á mælikvarða 1 og 100 nanómetra. Myndin hér að neðan mun gefa þér tilfinningu fyrir mælikvarða nanótækninnar.

Í tengslum við heilsu er verið að rannsaka nanótækni sem tæki sem gæti gjörbylt heilsugæslu með því að skipta algjörlega út lyfjum og flestum skurðaðgerðum seint á þriðja áratugnum.

Með öðrum hætti, ímyndaðu þér að þú gætir tekið besta lækningabúnaðinn og þekkinguna sem þarf til að meðhöndla sjúkdóm eða framkvæma skurðaðgerð og umrita hann í skammt af saltvatni - skammt sem hægt er að geyma í sprautu, senda hvert sem er og sprauta í hvern sem þarf af læknishjálp. Ef vel tekst til gæti það gert allt sem við ræddum í síðustu tveimur köflum þessarar seríu úrelt.

Ido Bachelet, leiðandi vísindamaður í skurðaðgerð nanóvélfærafræði, sér fyrir sér dagur þegar minniháttar skurðaðgerð felur einfaldlega í sér að læknir sprautar sprautu sem er fyllt með milljörðum af fyrirfram forrituðum nanóbottum inn á marksvæði líkamans.

Þessir nanóbottar myndu síðan dreifast um líkama þinn og leita að skemmdum vef. Þegar þeir fundust myndu þeir síðan nota ensím til að skera skemmdu veffrumurnar í burtu frá heilbrigða vefnum. Heilbrigðar frumur líkamans yrðu þá örvaðar til að bæði farga skemmdu frumunum og endurnýja vefinn í kringum holrúmið sem myndast við að fjarlægja skemmda vefinn. Nanóbotnarnir gætu jafnvel miðað á og bæla nærliggjandi taugafrumur til að deyfa sársaukamerki og draga úr bólgu.

Með því að nota þetta ferli er einnig hægt að beita þessum nanóbottum til að ráðast á ýmis konar krabbamein, svo og ýmsar veirur og erlendar bakteríur sem geta sýkt líkama þinn. Og þó að þessir nanóbottar séu enn að minnsta kosti 15 árum frá víðtækri læknisfræðilegri innleiðingu, er vinnan við þessa tækni þegar í fullum gangi. Upplýsingamyndin hér að neðan sýnir hvernig nanótækni gæti einn daginn endurhannað líkama okkar (í gegnum ActivistPost.com):

Endurnýjunarlyf

Með því að nota regnhlífarhugtakið, endurnýjandi lyf, þessi grein rannsókna notar tækni á sviði vefjaverkfræði og sameindalíffræði til að endurheimta virkni sjúkra eða skemmdra vefja og líffæra. Í grundvallaratriðum vill endurnýjunarlækning nota frumur líkamans til að gera við sig, í stað þess að skipta út eða stækka frumur líkamans með stoðtækjum og vélum.

Á vissan hátt er þessi nálgun við lækningu mun eðlilegri en Robocop valkostirnir sem lýst er hér að ofan. En miðað við öll mótmælin og siðferðisáhyggjurnar sem við höfum séð hafa vaknað undanfarna tvo áratugi vegna erfðabreyttra matvæla, stofnfrumurannsókna og nú síðast klónun manna og erfðamengisbreytingar, þá er rétt að segja að endurnýjunarlækningar muni lenda í mikilli andstöðu.

Þó að það sé auðvelt að vísa þessum áhyggjum á bug, er raunveruleikinn sá að almenningur hefur mun nánari og innsæari skilning á tækni en líffræði. Mundu að stoðtæki hafa verið til í árþúsundir; að geta lesið og breytt erfðamenginu hefur aðeins verið mögulegt síðan 2001. Þess vegna vilja margir frekar verða netborgarar en að láta „guðgefna“ erfðafræði þeirra fikta við.

Þess vegna, sem opinber þjónusta, vonum við að stutt yfirlit yfir endurnýjunarlækningaraðferðir hér að neðan muni hjálpa til við að fjarlægja fordóma um að leika Guð. Í röð sem er minnst umdeild fyrir flesta:

Stofnfrumur sem breyta lögun

Þú hefur líklega heyrt mikið um stofnfrumur undanfarin ár, oft ekki í besta ljósi. En árið 2025 verða stofnfrumur notaðar til að lækna ýmsar líkamlegar aðstæður og meiðsli.

Áður en við útskýrum hvernig þau verða notuð er mikilvægt að muna að stofnfrumur eru í öllum líkamshlutum okkar og bíða þess að verða kölluð til aðgerða til að gera við skemmdan vef. Reyndar eru allar 10 trilljónir frumna sem mynda líkama okkar upprunnar úr upphafsstofnfrumum innan úr móðurkviði. Þegar líkami þinn myndaðist sérhæfðust þessar stofnfrumur í heilafrumur, hjartafrumur, húðfrumur osfrv.

Þessa dagana geta vísindamenn nú breytt næstum hvaða frumuhópi sem er í líkamanum aftur inn í þessar upprunalegu stofnfrumur. Og það er mikið mál. Þar sem stofnfrumur geta umbreytt í hvaða frumu sem er í líkamanum er hægt að nota þær til að lækna nánast hvaða sár sem er.

Einfölduð dæmi stofnfrumna í vinnunni felur í sér að læknar taka húðsýni af brunaþolnum, breyta þeim í stofnfrumur, rækta nýtt lag af húð í petrískál og nota svo nývaxna húðina til að græða/skipta um brennda húð sjúklingsins. Á lengra stigi er nú verið að prófa stofnfrumur sem meðferð við lækna hjartasjúkdóma og jafnvel lækna mænu lamaðra, sem gerir þeim kleift að ganga aftur.

En ein af metnaðarfyllri notkun þessara stofnfrumna notar nýlega vinsæla þrívíddarprentunartækni.

3D lífprentun

3D lífprentun er læknisfræðileg notkun þrívíddarprentunar þar sem lifandi vefir eru prentaðir lag fyrir lag. Og í stað þess að nota plast og málma eins og venjulega þrívíddarprentara, nota þrívíddarlífprentarar (þú giska á það) stofnfrumur sem byggingarefni.

Heildarferlið við að safna og rækta stofnfrumurnar er það sama og ferlið sem lýst er fyrir brunasjúklingadæmið. Hins vegar, þegar nægilega margar stofnfrumur hafa verið ræktaðar, er hægt að gefa þeim inn í þrívíddarprentarann til að mynda nánast hvaða þrívíddarlífræna lögun sem er, eins og húð, eyru, bein, og sérstaklega geta þær líka prenta líffæri.

Þessi þrívíddarprentuðu líffæri eru háþróuð form vefjaverkfræði sem táknar lífræna valkostinn við gervilíffæraígræðslur sem nefnd voru fyrr. Og eins og þessi gervilíffæri munu þessi prentuðu líffæri einn daginn draga úr skorti á líffæragjöfum.

Sem sagt, þessi prentuðu líffæri eru einnig viðbótarávinningur fyrir lyfjaiðnaðinn, þar sem hægt er að nota þessi prentuðu líffæri til nákvæmari og ódýrari lyfja- og bóluefnarannsókna. Og þar sem þessi líffæri eru prentuð með eigin stofnfrumum sjúklingsins minnkar hættan á að ónæmiskerfi sjúklingsins hafni þessum líffærum verulega í samanburði við líffæri sem gefin eru frá mönnum, dýrum og ákveðnum vélrænum ígræðslum.

Lengra inn í framtíðina, um 2040, munu háþróaðir þrívíddarlífprentarar prenta heila útlimi sem hægt er að festa aftur við liðþófa aflimaðra og gera þar með stoðtæki úrelt.

Erfðameðferð

Með genameðferð fara vísindin að fikta við náttúruna. Þetta er meðferðarform sem ætlað er að leiðrétta erfðasjúkdóma.

Einfaldlega útskýrt felur genameðferð í sér að erfðamengi þitt (DNA) er raðgreint; síðan greind til að finna gölluð gen sem valda sjúkdómi; síðan breytt/breytt til að skipta þessum göllum út fyrir heilbrigð gen (nú á dögum með því að nota CRISPR tólið sem útskýrt var í fyrri kafla); og loksins settu þessi nú heilbrigðu gen aftur inn í líkama þinn til að lækna sjúkdóminn.

Þegar genameðferð hefur verið fullkomin var hægt að nota genameðferð til að lækna ýmsa sjúkdóma, eins og krabbamein, alnæmi, slímseigjusjúkdóm, dreyrasýki, sykursýki, hjartasjúkdóma, jafnvel valda líkamlega fötlun eins og heyrnarleysi.

Erfðatækni

Heilsugæsluforrit erfðatækninnar fara inn á sannkallað grátt svæði. Tæknilega séð er stofnfrumuþróun og genameðferð sjálft form erfðatækni, þó væg sé. Hins vegar, notkun erfðatækni sem varðar flesta, felur í sér einræktun manna og verkfræði hönnunarbarna og ofurmanna.

Þessi efni munum við yfirgefa Future of Human Evolution röð okkar. En að því er varðar þennan kafla, þá er eitt erfðatækniforrit sem er ekki eins umdeilt ... jæja, nema þú sért vegan.

Eins og er, eru fyrirtæki eins og United Therapeutics að vinna að erfðatæknisvín með líffærum sem innihalda gen mannsins. Ástæðan fyrir því að bæta þessum genum úr mönnum er að koma í veg fyrir að þessi svínlíffæri verði hafnað af ónæmiskerfi mannsins sem þau eru grædd í.

Þegar vel hefur tekist til er hægt að rækta búfé í stærðargráðu til að útvega næstum ótakmarkað magn af líffærum til að koma í stað líffæra fyrir "xeno-ígræðslu" milli dýra. Þetta táknar val við gervi- og þrívíddarprentuðu líffærin hér að ofan, með þann kost að vera ódýrari en gervilíffæri og lengra tæknilega séð en þrívíddarprentuð líffæri. Sem sagt, fjöldi fólks sem hefur siðferðilegar og trúarlegar ástæður til að vera á móti þessu formi líffæraframleiðslu mun líklega tryggja að þessi tækni verði aldrei almennilega.

Ekki lengur líkamleg meiðsli og fötlun

Miðað við þvottalistann yfir tæknilegar á móti líffræðilegum meðferðaraðferðum sem við höfum nýlega rætt, er líklegt að tímabil varanleg líkamlegum áverkum og fötlun ljúki eigi síðar en um miðjan fjórða áratuginn.

Og þó að samkeppnin milli þessara þvermálsmeðferðaraðferða muni í raun aldrei hverfa, þá munu sameiginleg áhrif þeirra tákna sannan árangur í heilsugæslu manna.

Auðvitað er þetta ekki öll sagan. Á þessum tímapunkti hefur Future of Health röð okkar kannað spáð áætlanir um að útrýma sjúkdómum og líkamlegum meiðslum, en hvað með andlega heilsu okkar? Í næsta kafla ræðum við hvort við getum læknað huga okkar jafn auðveldlega og líkami okkar.