Corsa quantistica

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Fine delle lesioni fisiche permanenti e delle disabilità: il futuro della salute P4

David Tal, editore, futurista
@DavidTalWrites
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Mar, 09 / 15 / 2020 - 05: 38

Per porre fine a lesioni fisiche permanenti, la nostra società deve fare una scelta: giochiamo a fare Dio con la nostra biologia umana o diventiamo parte di una macchina?

Finora nella nostra serie Future of Health, ci siamo concentrati sul futuro dei prodotti farmaceutici e sulla cura delle malattie. E mentre la malattia è la ragione più comune per cui utilizziamo il nostro sistema sanitario, le ragioni meno comuni possono spesso essere le più gravi.

Indipendentemente dal fatto che tu sia nato con una disabilità fisica o abbia subito un infortunio che limita temporaneamente o permanentemente la tua mobilità, le opzioni sanitarie attualmente disponibili per curarti sono spesso limitate. Semplicemente non abbiamo gli strumenti per riparare completamente il danno causato da difetti genetici o lesioni gravi.

Ma entro la metà degli anni 2020, questo status quo sarà capovolto. Grazie ai progressi nell'editing del genoma descritti nel capitolo precedente, nonché ai progressi nei computer miniaturizzati e nella robotica, l'era delle infermità fisiche permanenti giungerà al termine.

L'uomo come macchina

Quando si tratta di lesioni fisiche che comportano la perdita di un arto, gli esseri umani hanno un comfort sorprendente nell'usare macchine e strumenti per ritrovare la mobilità. L'esempio più ovvio, le protesi, sono in uso da millenni, comunemente citate nella letteratura greca e romana antica. Nel 2000, gli archeologi hanno scoperto il 3,000 anni, resti mummificati di una nobildonna egiziana che indossava una protesi del piede in legno e pelle.

Data questa lunga storia di utilizzo del nostro ingegno per ripristinare un certo livello di mobilità fisica e salute, non dovrebbe sorprendere che l'uso della tecnologia moderna per ripristinare la piena mobilità sia accolto con favore senza la minima protesta.

Protesi intelligenti

Come accennato in precedenza, mentre il campo delle protesi è antico, è stato anche lento ad evolversi. Questi ultimi decenni hanno visto miglioramenti nel loro comfort e aspetto realistico, ma è solo nell'ultimo decennio e mezzo che sono stati compiuti veri progressi nel campo in termini di costi, funzionalità e usabilità.

Ad esempio, dove una volta costava fino a $ 100,000 per una protesi personalizzata, ora le persone possono farlo usa le stampanti 3D per costruire protesi personalizzate (in alcuni casi) per meno di $ 1,000.

Nel frattempo, per i portatori di gambe protesiche che hanno difficoltà a camminare o salire le scale in modo naturale, nuove società stanno impiegando il campo della biomimetica per costruire protesi che forniscano sia una camminata che un'esperienza di corsa più naturali, tagliando anche la curva di apprendimento necessaria per utilizzare queste protesi.

Un altro problema con le gambe protesiche è che gli utenti spesso le trovano dolorose da indossare per lunghi periodi di tempo, anche se sono costruite su misura. Questo perché le protesi portanti costringono la pelle e la carne dell'amputato attorno al moncone a essere schiacciate tra l'osso e la protesi. Un'opzione per aggirare questo problema consiste nell'installare una sorta di connettore universale direttamente nell'osso dell'amputato (simile agli impianti oculari e dentali). In questo modo, le gambe protesiche possono essere direttamente "avvitate nell'osso". Questo rimuove la pelle sul dolore della carne e consente anche all'amputato di acquistare una gamma di protesi prodotte in serie che non hanno più bisogno di essere prodotte in serie.

Ma uno dei cambiamenti più interessanti, soprattutto per gli amputati con braccia o mani protesiche, è l'uso di una tecnologia in rapido sviluppo chiamata Brain-Computer Interface (BCI).

Movimento bionico alimentato dal cervello

Prima discusso nel ns Futuro dei computer serie, BCI prevede l'utilizzo di un impianto o di un dispositivo di scansione cerebrale per monitorare le onde cerebrali e associarle a comandi per controllare tutto ciò che è gestito da un computer.

In effetti, potresti non essertene reso conto, ma gli inizi di BCI sono già iniziati. Gli amputati sono ora testare arti robotici controllato direttamente dalla mente, invece che attraverso sensori attaccati al moncone di chi lo indossa. Allo stesso modo, le persone con disabilità gravi (come i tetraplegici) lo sono ora utilizzando BCI per guidare le loro sedie a rotelle motorizzate e manipolare armi robotiche. Entro la metà degli anni 2020, BCI diventerà lo standard nell'aiutare gli amputati e le persone con disabilità a condurre una vita più indipendente. E all'inizio degli anni '2030, il BCI diventerà abbastanza avanzato da consentire alle persone con lesioni spinali di camminare di nuovo trasmettendo i loro comandi mentali alla parte inferiore del busto attraverso un impianto spinale.

Naturalmente, la realizzazione di protesi intelligenti non è l'unico scopo per cui verranno utilizzati gli impianti futuri.

Impianti intelligenti

Gli impianti sono ora in fase di test per sostituire interi organi, con l'obiettivo a lungo termine di eliminare i tempi di attesa che i pazienti devono affrontare in attesa di un trapianto da donatore. Tra i dispositivi di sostituzione d'organo più discussi c'è il cuore bionico. Diversi modelli sono entrati nel mercato, ma tra i più promettenti c'è a dispositivo che pompa il sangue in tutto il corpo senza pulsazioni ... dà un significato completamente nuovo ai morti viventi.

C'è anche una classe completamente nuova di impianti progettati per migliorare le prestazioni umane, invece di riportare semplicemente qualcuno in uno stato di salute. Questi tipi di impianti tratteremo nel nostro Futuro dell'evoluzione umana serie.

Ma per quanto riguarda la salute, l'ultimo tipo di impianto che menzioneremo qui sono gli impianti di nuova generazione che regolano la salute. Pensa a questi come pacemaker che monitorano attivamente il tuo corpo, condividono i tuoi dati biometrici con un'app di salute sul tuo telefono e quando rileva l'insorgenza di una malattia rilascia medicinali o correnti elettriche per riequilibrare il tuo corpo.

Anche se questo potrebbe sembrare fantascienza, DARPA (il braccio di ricerca avanzata dell'esercito americano) sta già lavorando a un progetto chiamato ElectRx, abbreviazione di prescrizioni elettriche. Basato sul processo biologico noto come neuromodulazione, questo minuscolo impianto monitorerà il sistema nervoso periferico del corpo (i nervi che collegano il corpo al cervello e al midollo spinale) e quando rileva uno squilibrio che può portare a malattie, rilascerà energia elettrica impulsi che riequilibreranno questo sistema nervoso e stimoleranno il corpo a guarire se stesso.

La nanotecnologia che nuota nel tuo sangue

La nanotecnologia è un argomento enorme che trova applicazioni in un'ampia varietà di campi e industrie. Al centro, è un termine ampio per qualsiasi forma di scienza, ingegneria e tecnologia che misura, manipola o incorpora materiali su una scala da 1 a 100 nanometri. L'immagine qui sotto ti darà un'idea della scala in cui opera la nanotecnologia.

Nel contesto della salute, la nanotecnologia viene studiata come uno strumento che potrebbe rivoluzionare l'assistenza sanitaria sostituendo completamente i farmaci e la maggior parte degli interventi chirurgici entro la fine degli anni '2030.

In altre parole, immagina di poter prendere la migliore attrezzatura medica e le migliori conoscenze necessarie per curare una malattia o eseguire un intervento chirurgico e codificarla in una dose di soluzione salina, una dose che può essere conservata in una siringa, spedita ovunque e iniettata in chiunque ne abbia bisogno di cure mediche. In caso di successo, potrebbe rendere obsoleto tutto ciò di cui abbiamo discusso negli ultimi due capitoli di questa serie.

Ido Bachelet, ricercatore leader in nanorobotica chirurgica, immagina un giorno in cui un intervento chirurgico minore coinvolge semplicemente un medico che inietta una siringa piena di miliardi di nanobot preprogrammati in una regione mirata del tuo corpo.

Quei nanobot si diffonderebbero quindi nel tuo corpo alla ricerca di tessuti danneggiati. Una volta trovati, avrebbero quindi utilizzato gli enzimi per tagliare le cellule dei tessuti danneggiati dal tessuto sano. Le cellule sane del corpo verrebbero quindi stimolate sia a smaltire le cellule danneggiate che a rigenerare il tessuto attorno alla cavità creata dalla rimozione del tessuto danneggiato. I nanobot potrebbero persino mirare e sopprimere le cellule nervose circostanti per attenuare i segnali di dolore e ridurre l'infiammazione.

Usando questo processo, questi nanobot possono anche essere applicati per attaccare varie forme di cancro, così come vari virus e batteri estranei che possono infettare il tuo corpo. E mentre questi nanobot sono ancora lontani almeno 15 anni dall'adozione medica diffusa, il lavoro su questa tecnologia è già molto in corso. L'infografica qui sotto delinea come la nanotecnologia potrebbe un giorno riprogettare i nostri corpi (via AttivistaPost.com):

Medicina rigenerativa

Usando il termine generico, medicina rigenerativa, questo ramo di ricerca utilizza tecniche nei campi dell'ingegneria dei tessuti e della biologia molecolare per ripristinare la funzione di tessuti e organi malati o danneggiati. Fondamentalmente, la medicina rigenerativa vuole usare le cellule del tuo corpo per ripararsi, invece di sostituire o aumentare le cellule del tuo corpo con protesi e macchine.

In un certo senso, questo approccio alla guarigione è molto più naturale delle opzioni Robocop descritte sopra. Ma date tutte le proteste e le preoccupazioni etiche che abbiamo visto sollevate negli ultimi due decenni sugli alimenti OGM, la ricerca sulle cellule staminali e, più recentemente, la clonazione umana e l'editing del genoma, è giusto dire che la medicina rigenerativa incontrerà una forte opposizione.

Sebbene sia facile respingere completamente queste preoccupazioni, la realtà è che il pubblico ha una comprensione della tecnologia molto più intima e intuitiva di quella della biologia. Ricorda, le protesi esistono da millenni; essere in grado di leggere e modificare il genoma è stato possibile solo dal 2001. Ecco perché molte persone preferirebbero diventare cyborg piuttosto che armeggiare con la loro genetica "donata da Dio".

Ecco perché, come servizio pubblico, speriamo che la breve panoramica delle tecniche di medicina rigenerativa di seguito aiuti a rimuovere lo stigma sul fare Dio. In ordine dal meno controverso ai più:

Cellule staminali mutaforma

Probabilmente hai sentito parlare molto delle cellule staminali negli ultimi anni, spesso non nella migliore luce. Ma entro il 2025, le cellule staminali saranno utilizzate per curare una varietà di condizioni fisiche e lesioni.

Prima di spiegare come verranno utilizzate, è importante ricordare che le cellule staminali risiedono in ogni parte del nostro corpo, in attesa di essere chiamate in azione per riparare i tessuti danneggiati. In effetti, tutti i 10 trilioni di cellule che compongono il nostro corpo hanno avuto origine da quelle cellule staminali iniziali dall'interno dell'utero di tua madre. Quando il tuo corpo si è formato, quelle cellule staminali si sono specializzate in cellule cerebrali, cellule cardiache, cellule della pelle, ecc.

In questi giorni, gli scienziati sono ora in grado di trasformare quasi tutti i gruppi di cellule nel tuo corpo di nuovo in quelle cellule staminali originali. E questo è un grosso problema. Poiché le cellule staminali sono in grado di trasformarsi in qualsiasi cellula del tuo corpo, possono essere utilizzate per curare quasi tutte le ferite.

Un semplificato esempio delle cellule staminali al lavoro implica che i medici prelevino campioni di pelle delle vittime di ustioni, li trasformino in cellule staminali, crescano un nuovo strato di pelle in una capsula di Petri e quindi utilizzino quella pelle appena cresciuta per innestare/sostituire la pelle ustionata del paziente. A un livello più avanzato, le cellule staminali sono attualmente in fase di sperimentazione come trattamento per curare le malattie cardiache e persino guarire il midollo spinale dei paraplegici, permettendo loro di camminare di nuovo.

Ma uno degli usi più ambiziosi di queste cellule staminali fa uso della tecnologia di stampa 3D recentemente resa popolare.

Bioprinting 3D

La biostampa 3D è l'applicazione medica della stampa 3D in base alla quale i tessuti viventi vengono stampati strato dopo strato. E invece di usare plastica e metalli come le normali stampanti 3D, le biostampanti 3D usano (avete indovinato) le cellule staminali come materiale da costruzione.

Il processo complessivo di raccolta e crescita delle cellule staminali è lo stesso del processo delineato per l'esempio della vittima di ustione. Tuttavia, una volta che un numero sufficiente di cellule staminali è cresciuto, possono quindi essere immesse nella stampante 3D per formare la maggior parte delle forme organiche 3D, come pelle, orecchie, ossa sostitutive e, in particolare, possono anche organi di stampa.

Questi organi stampati in 3D sono una forma avanzata di ingegneria tissutale che rappresenta l'alternativa organica agli impianti di organi artificiali menzionati in precedenza. E come quegli organi artificiali, questi organi stampati un giorno ridurranno la carenza di donazioni di organi.

Detto questo, questi organi stampati presentano anche un ulteriore vantaggio per l'industria farmaceutica, dal momento che questi organi stampati possono essere utilizzati per test di farmaci e vaccini più accurati ed economici. E poiché questi organi vengono stampati utilizzando le cellule staminali del paziente, il rischio che il sistema immunitario del paziente rigetti questi organi diminuisce drasticamente rispetto agli organi donati da esseri umani, animali e alcuni impianti meccanici.

Più avanti nel futuro, entro il 2040, le biostampanti 3D avanzate stamperanno interi arti che possono essere riattaccati al moncone degli amputati, rendendo così obsolete le protesi.

Terapia genetica

Con la terapia genica, la scienza inizia a manomettere la natura. Questa è una forma di trattamento progettata per correggere le malattie genetiche.

Spiegato semplicemente, la terapia genica implica il sequenziamento del genoma (DNA); quindi analizzato per trovare geni difettosi che causano una malattia; quindi alterato/modificato per sostituire quei difetti con geni sani (oggi utilizzando lo strumento CRISPR spiegato nel capitolo precedente); e poi finalmente reintrodurre quei geni ora sani nel tuo corpo per curare la suddetta malattia.

Una volta perfezionata, la terapia genica potrebbe essere utilizzata per curare una serie di malattie, come cancro, AIDS, fibrosi cistica, emofilia, diabete, malattie cardiache e persino disabilità fisiche selezionate come sordità.

Ingegneria genetica

Le applicazioni sanitarie dell'ingegneria genetica entrano in una vera zona d'ombra. Tecnicamente parlando, lo sviluppo delle cellule staminali e la terapia genica sono esse stesse forme di ingegneria genetica, anche se blande. Tuttavia, le applicazioni dell'ingegneria genetica che interessano la maggior parte delle persone riguardano la clonazione umana e l'ingegneria di bambini e superumani designer.

Questi argomenti li lasceremo alla nostra serie Future of Human Evolution. Ma ai fini di questo capitolo, c'è un'applicazione di ingegneria genetica che non è così controversa... beh, a meno che tu non sia vegano.

Attualmente, aziende come United Therapeutics stanno lavorando maiali geneticamente modificati con organi che contengono geni umani. La ragione dietro l'aggiunta di questi geni umani è evitare che questi organi di maiale vengano respinti dal sistema immunitario dell'essere umano in cui sono impiantati.

Una volta ottenuto il successo, il bestiame può essere allevato su larga scala per fornire una quantità quasi illimitata di organi sostitutivi per lo "xeno-trapianto" da animale a uomo. Ciò rappresenta un'alternativa agli organi artificiali e stampati in 3D sopra, con il vantaggio di essere più economici degli organi artificiali e tecnicamente più avanzati rispetto agli organi stampati in 3D. Detto questo, il numero di persone con ragioni etiche e religiose per opporsi a questa forma di produzione di organi probabilmente assicurerà che questa tecnologia non diventi mai veramente mainstream.

Niente più lesioni fisiche e disabilità

Data la lunga lista di metodi di trattamento tecnologici e biologici di cui abbiamo appena discusso, è probabile che l'era di permanente lesioni fisiche e disabilità cesseranno entro la metà degli anni '2040.

E mentre la competizione tra questi metodi di trattamento diametrale non scomparirà mai, in generale, il loro impatto collettivo rappresenterà un vero successo nell'assistenza sanitaria umana.

Naturalmente, questa non è l'intera storia. A questo punto, la nostra serie Future of Health ha esplorato i piani previsti per eliminare malattie e lesioni fisiche, ma per quanto riguarda la nostra salute mentale? Nel prossimo capitolo discuteremo se possiamo curare le nostre menti con la stessa facilità dei nostri corpi.