Nuolatinių fizinių sužalojimų ir negalios pabaiga: sveikatos ateitis P4

Kad užbaigtume nuolatinius fizinius sužalojimus, mūsų visuomenė turi pasirinkti: ar vaidiname Dievą su savo žmogaus biologija, ar tampame mašinos dalimi?

Iki šiol savo „Future of Health“ serijoje daugiausia dėmesio skyrėme farmacijos ir ligų gydymo ateičiai. Ir nors liga yra dažniausia priežastis, dėl kurios naudojame savo sveikatos priežiūros sistemą, rečiau pasitaikančios priežastys dažnai gali būti pačios rimčiausios.

Nesvarbu, ar gimėte su fizine negalia, ar patyrėte traumą, kuri laikinai ar visam laikui apriboja jūsų judumą, šiuo metu siūlomos sveikatos priežiūros galimybės jus gydyti dažnai yra ribotos. Mes tiesiog neturėjome įrankių, kad galėtume visiškai atitaisyti žalą, padarytą klaidingos genetikos ar sunkių sužalojimų.

Tačiau iki 2020-ųjų vidurio šis status quo bus apverstas ant galvos. Ankstesniame skyriuje aprašytos genomo redagavimo pažangos, taip pat miniatiūrinių kompiuterių ir robotikos pažangos dėka amžinų fizinių negalių era baigsis.

Žmogus kaip mašina

Kalbant apie fizinius sužalojimus, kurių metu netenkama galūnė, žmonės jaučiasi stebėtinai patogiai naudodami mašinas ir įrankius mobilumui atgauti. Akivaizdžiausias pavyzdys – protezavimas – buvo naudojamas tūkstantmečius, dažniausiai minimas senovės graikų ir romėnų literatūroje. 2000 metais archeologai aptiko 3,000 metų senumo, mumifikuotų palaikų Egipto didikės, nešiojusios piršto protezą iš medžio ir odos.

Turint galvoje šią ilgą mūsų išradingumo panaudojimo tam tikro lygio fiziniam mobilumui ir sveikatai atstatyti istoriją, neturėtų stebinti, kad šiuolaikinių technologijų naudojimas visiškam mobilumui atkurti yra sveikintinas be menkiausio protesto.

Išmanusis protezavimas

Kaip minėta aukščiau, nors protezavimo sritis yra sena, ji taip pat lėtai vystėsi. Per pastaruosius kelis dešimtmečius jų patogumas ir tikroviška išvaizda pagerėjo, tačiau tik per pastarąjį pusantro dešimtmečio šioje srityje buvo padaryta tikros pažangos, susijusios su kaina, funkcionalumu ir patogumu.

Pavyzdžiui, kai kažkada už individualų protezavimą kainuotų iki 100,000 XNUMX USD, dabar žmonės gali naudokite 3D spausdintuvus, kad sukurtumėte pasirinktinius protezus (kai kuriais atvejais) už mažiau nei 1,000 USD.

Tuo tarpu nešiojantiems kojų protezus, kuriems sunku natūraliai vaikščioti ar lipti laiptais, naujų įmonių naudoja biomimikos sritį kurdami protezus, kurie suteikia natūralesnę vaikščiojimo ir bėgimo patirtį, taip pat sumažina mokymosi kreivę, reikalingą naudojant šiuos protezus.

Kita problema, susijusi su kojų protezais, yra ta, kad naudotojams jas dažnai būna skausminga dėvėti ilgą laiką, net jei jos pagamintos pagal užsakymą. Taip yra todėl, kad protezai, turintys svorį, verčia amputuoto asmens odą ir mėsą aplink kelmą sutraiškyti tarp kaulo ir protezo. Vienas iš būdų, kaip išspręsti šią problemą, yra įdiegti universalią jungtį tiesiai į amputuoto asmens kaulą (panašų į akių ir dantų implantus). Tokiu būdu protezuotos kojos gali būti tiesiogiai „įsukamos į kaulą“. Tai pašalina odą nuo kūno skausmo ir taip pat leidžia amputuotam asmeniui nusipirkti daugybę masinės gamybos protezų, kurių nebereikia masiškai gaminti.

Tačiau vienas įdomiausių pokyčių, ypač amputuotiems asmenims, turintiems rankų ar rankų protezavimą, yra sparčiai besivystančios technologijos, vadinamos „Brain-Computer Interface“ (BCI), naudojimas.

Smegenų varomas bioninis judėjimas

Pirmą kartą aptarta mūsų Kompiuterių ateitis serija, BCI apima implanto arba smegenų nuskaitymo įrenginio naudojimą, kad būtų galima stebėti jūsų smegenų bangas ir susieti jas su komandomis valdyti viską, kas valdoma kompiuterio.

Tiesą sakant, galbūt to nesuvokėte, bet BCI pradžia jau prasidėjo. Dabar yra amputuoti robotų galūnių testavimas valdomas tiesiogiai protu, o ne per jutiklius, pritvirtintus prie naudotojo kelmo. Taip pat dabar yra žmonės su sunkia negalia (pavyzdžiui, keturkampiai). naudojant BCI vairuoti savo motorinius vežimėlius ir manipuliuoti robotų rankomis. Iki 2020-ųjų vidurio BCI taps standartu, padedančiu amputuotiems asmenims ir neįgaliesiems gyventi savarankiškesnį gyvenimą. O iki 2030-ųjų pradžios BCI taps pakankamai pažengęs, kad žmonės, patyrę stuburo traumą, vėl galėtų vaikščioti, perduodami ėjimo minčių komandas į apatinę liemens dalį. stuburo implantas.

Žinoma, išmaniųjų protezų gamyba – dar ne viskas, kam bus naudojami būsimi implantai.

Išmanieji implantai

Šiuo metu bandomi implantai pakeisti ištisus organus, siekiant ilgalaikio tikslo – panaikinti pacientų laukimo laiką laukdami donoro transplantacijos. Tarp labiausiai aptariamų organų pakeitimo prietaisų yra bioninė širdis. Į rinką pateko keli dizainai, tačiau vienas iš perspektyviausių yra a prietaisas, kuris pumpuoja kraują po kūną be pulso ... suteikia visiškai naują prasmę vaikštantiems mirusiems.

Taip pat yra visiškai nauja implantų klasė, skirta pagerinti žmogaus veiklą, o ne tiesiog grąžinti ką nors į sveiką. Šiuos implantų tipus aptarsime mūsų straipsnyje Žmogaus evoliucijos ateitis serija.

Tačiau kalbant apie sveikatą, paskutinis implantų tipas, kurį čia paminėsime, yra naujos kartos sveikatą reguliuojantys implantai. Pagalvokite apie tai kaip apie širdies stimuliatorius, kurie aktyviai stebi jūsų kūną, dalijasi biometriniais duomenimis su sveikatos programėle telefone ir, pajutęs ligos pradžią, išleidžia vaistus ar elektros srovę, kad subalansuotų jūsų kūną.  

Nors tai gali atrodyti kaip mokslinė fantastika, DARPA (JAV kariuomenės pažangioji tyrimų grupė) jau dirba prie projekto, vadinamo ElectRx, trumpinys „Elektros receptai“. Remiantis biologiniu procesu, vadinamu neuromoduliacija, šis mažas implantas stebės kūno periferinę nervų sistemą (nervus, jungiančius kūną su smegenimis ir nugaros smegenimis), o kai aptiks disbalansą, galintį sukelti ligą, jis išskirs elektros energiją. impulsus, kurie subalansuos šią nervų sistemą, taip pat paskatins organizmą gydytis pačiam.

Nanotechnologijos plaukia per tavo kraują

Nanotechnologijos yra didžiulė tema, kurią galima pritaikyti įvairiose srityse ir pramonės šakose. Iš esmės tai platus terminas, apibūdinantis bet kokią mokslo, inžinerijos ir technologijų formą, kuri matuoja, manipuliuoja arba įtraukia medžiagas 1 ir 100 nanometrų skalėje. Toliau pateiktame paveikslėlyje pajusite nanotechnologijų veikimo mastą.

Sveikatos srityje nanotechnologijos yra tiriamos kaip priemonė, galinti pakeisti sveikatos priežiūrą, iki 2030-ųjų pabaigos visiškai pakeičiant vaistus ir daugumą operacijų.  

Kitaip tariant, įsivaizduokite, kad galėtumėte paimti geriausią medicininę įrangą ir žinias, reikalingas ligai gydyti arba operacijai, ir užkoduoti ją į fiziologinio tirpalo dozę – dozę, kurią galima laikyti švirkšte, išsiųsti bet kur ir suleisti tiems, kuriems reikia. medicininės priežiūros. Jei pasiseks, viskas, ką aptarėme paskutiniuose dviejuose šios serijos skyriuose, gali pasenti.

Ido Bachelet, pirmaujantis chirurginės nanorobotikos tyrėjas, numatymai diena, kai atliekant nedidelę operaciją gydytojas tiesiog suleidžia švirkštą, pripildytą milijardais iš anksto užprogramuotų nanobotų, į tikslinę jūsų kūno sritį.

Tada tie nanobotai pasklis po jūsų kūną, ieškodami pažeistų audinių. Suradę, jie naudotų fermentus, kad pažeistų audinių ląsteles pašalintų nuo sveikų audinių. Tada sveikos organizmo ląstelės būtų skatinamos pašalinti pažeistas ląsteles ir regeneruoti audinį aplink ertmę, susidariusią pašalinus pažeistą audinį. Nanobotai netgi gali nukreipti ir slopinti aplinkines nervų ląsteles, kad sumažintų skausmo signalus ir sumažintų uždegimą.

Naudojant šį procesą, šie nanobotai taip pat gali būti naudojami atakuoti įvairias vėžio formas, taip pat įvairius virusus ir svetimas bakterijas, kurios gali užkrėsti jūsų kūną. Ir nors šiems nanobotams tebėra mažiausiai 15 metų nuo plačiai paplitusio medicinos pritaikymo, darbas su šia technologija jau vyksta. Žemiau esančioje infografikoje aprašoma, kaip nanotechnologijos vieną dieną galėtų pakeisti mūsų kūnus (per ActivistPost.com):

Regeneracinė medicina

Vartojant skėtinį terminą, regeneracinė medicinaŠioje mokslinių tyrimų šakoje naudojami audinių inžinerijos ir molekulinės biologijos metodai, skirti atkurti sergančių ar pažeistų audinių ir organų funkcijas. Iš esmės regeneracinė medicina nori panaudoti jūsų kūno ląsteles, kad atsistatytų, o ne pakeistų ar padidintų jūsų kūno ląsteles protezais ir aparatais.

Tam tikra prasme šis gydymo būdas yra daug natūralesnis nei aukščiau aprašyti Robocop variantai. Tačiau, atsižvelgiant į visus protestus ir etinius rūpesčius, kuriuos matėme per pastaruosius du dešimtmečius dėl GMO maisto, kamieninių ląstelių tyrimų ir neseniai žmogaus klonavimo bei genomo redagavimo, teisinga sakyti, kad regeneracinė medicina susidurs su rimtu pasipriešinimu.   

Nors lengva atmesti šias problemas, realybė yra tokia, kad visuomenė daug intymiau ir intuityviau supranta technologijas nei biologija. Atminkite, kad protezavimas egzistuoja tūkstantmečius; Galimybė skaityti ir redaguoti genomą buvo įmanoma tik nuo 2001 m. Štai kodėl daugelis žmonių mieliau taps kiborgais, o ne sutvarkytų savo „Dievo duotą“ genetiką.

Štai kodėl, kaip viešoji tarnyba, tikimės, kad toliau pateikta trumpa regeneracinės medicinos metodų apžvalga padės pašalinti stigmą, susijusią su vaidinimu Dievu. Mažiausiai prieštaringa daugumai:

Formą keičiančios kamieninės ląstelės

Per pastaruosius kelerius metus tikriausiai daug girdėjote apie kamienines ląsteles, dažnai ne iš geriausios šviesos. Tačiau iki 2025 m. kamieninės ląstelės bus naudojamos įvairioms fizinėms būklėms ir traumoms gydyti.

Prieš paaiškindami, kaip jie bus naudojami, svarbu atsiminti, kad kamieninės ląstelės yra kiekvienoje mūsų kūno dalyje ir laukia, kol jos bus pašauktos atstatyti pažeistus audinius. Tiesą sakant, visos 10 trilijonų ląstelių, sudarančių mūsų kūną, atsirado iš tų pradinių kamieninių ląstelių, esančių jūsų motinos įsčiose. Kai jūsų kūnas formuojasi, šios kamieninės ląstelės specializavosi į smegenų ląsteles, širdies ląsteles, odos ląsteles ir kt.

Šiomis dienomis mokslininkai gali paversti beveik bet kurią jūsų kūno ląstelių grupę atgal į tas pradines kamienines ląsteles. Ir tai yra didelis dalykas. Kadangi kamieninės ląstelės gali transformuotis į bet kurią kūno ląstelę, jos gali būti naudojamos beveik bet kuriai žaizdai gydyti.

Supaprastinta pavyzdys Gydytojai paima nudegusių aukų odos mėginius, paverčia jas kamieninėmis ląstelėmis, Petri lėkštelėje užaugina naują odos sluoksnį, o tada naudoja tą naujai išaugusią odą, kad persodintų / pakeistų nudegusią paciento odą. Pažangesniu lygiu kamieninės ląstelės šiuo metu yra išbandomos kaip gydymas išgydyti širdies ligas ir net išgydyti paraplegikų nugaros smegenis, leisdami jiems vėl vaikščioti.

Tačiau vienas iš ambicingesnių šių kamieninių ląstelių panaudojimo būdų yra naujai išpopuliarėjusios 3D spausdinimo technologijos.

3D biospausdinimas

3D biospausdinimas yra medicininis 3D spausdinimo pritaikymas, kai gyvi audiniai spausdinami sluoksnis po sluoksnio. Ir užuot naudoję plastiką ir metalus, kaip įprastuose 3D spausdintuvuose, 3D biospausdintuvai naudoja (atspėjote) kamienines ląsteles kaip statybinę medžiagą.

Bendras kamieninių ląstelių rinkimo ir auginimo procesas yra toks pat, kaip aprašytas nudegimo aukos pavyzdyje. Tačiau užauginus pakankamai kamieninių ląstelių, jos gali būti tiekiamos į 3D spausdintuvą, kad būtų suformuota beveik bet kokia 3D organinė forma, pavyzdžiui, pakaitinė oda, ausys, kaulai ir ypač spausdinti organus.

Šie 3D atspausdinti organai yra pažangi audinių inžinerijos forma, kuri yra organinė alternatyva anksčiau minėtiems dirbtinių organų implantams. Ir kaip tie dirbtiniai organai, šie atspausdinti organai vieną dieną sumažins organų donorystės trūkumą.

Be to, šie atspausdinti organai taip pat yra papildoma nauda farmacijos pramonei, nes šie atspausdinti organai gali būti naudojami tikslesniams ir pigesniems vaistų ir vakcinų bandymams. Kadangi šie organai yra atspausdinti naudojant paties paciento kamienines ląsteles, rizika, kad paciento imuninė sistema atmes šiuos organus, smarkiai sumažėja, palyginti su dovanotais organais iš žmonių, gyvūnų ir tam tikrų mechaninių implantų.

Ateityje, iki 2040 m., pažangūs 3D biospausdintuvai atspausdins visas galūnes, kurias bus galima vėl pritvirtinti prie amputuotų asmenų kelmo, todėl protezavimas pasens.

Genų terapija

Taikant genų terapiją, mokslas pradeda klastoti gamtą. Tai gydymo būdas, skirtas genetiniams sutrikimams koreguoti.

Paaiškinus paprastai, genų terapija apima genomo (DNR) sekos nustatymą; tada analizuojama, kad būtų rasti sugedę genai, sukeliantys ligą; tada pakeista / redaguota, kad tie defektai būtų pakeisti sveikais genais (šiuo metu naudojant CRISPR įrankį, paaiškintą ankstesniame skyriuje); ir galiausiai vėl įveskite tuos dabar sveikus genus atgal į savo kūną, kad išgydytumėte minėtą ligą.

Ištobulinta genų terapija gali būti naudojama įvairioms ligoms gydyti, pvz., vėžiui, AIDS, cistinei fibrozei, hemofilijai, diabetui, širdies ligoms ir netgi tam tikroms fizinėms negalioms, pvz., kurtumas.

Genetinė inžinerija

Genų inžinerijos sveikatos priežiūros programos patenka į tikrą pilkąją zoną. Techniškai kalbant, kamieninių ląstelių vystymasis ir genų terapija yra genų inžinerijos formos, nors ir švelnios. Tačiau daugeliui žmonių rūpi genų inžinerijos taikymas, susijęs su žmonių klonavimu ir dizainerių kūdikių bei antžmogių inžinerija.

Šias temas paliksime savo serijai „Future of Human Evolution“. Tačiau šio skyriaus tikslais yra viena genų inžinerijos programa, kuri nėra tokia prieštaringa... gerai, nebent esate veganas.

Šiuo metu tokios įmonės kaip „United Therapeutics“ stengiasi genetiškai modifikuotų kiaulių su organais, kuriuose yra žmogaus genų. Priežastis, kodėl pridedami šie žmogaus genai, yra ta, kad šių kiaulių organų neatmestų žmogaus, kuriam jie yra implantuoti, imuninė sistema.

Kai tik pasiseks, gyvuliai gali būti auginami tokiu mastu, kad būtų galima tiekti beveik neribotą kiekį pakaitinių organų, skirtų „ksenotransplantacijai iš gyvūno į žmogų“. Tai yra alternatyva pirmiau minėtiems dirbtiniams ir 3D spausdintiems organams, kurių pranašumas yra pigesnis nei dirbtiniai organai ir techniškai labiau nei 3D spausdinti organai. Nepaisant to, žmonių, turinčių etinių ir religinių priežasčių, prieštaraujančių šiai organų gamybos formai, skaičius greičiausiai užtikrins, kad ši technologija niekada nebus iš tikrųjų naudojama.

Daugiau jokių fizinių traumų ir negalių

Atsižvelgiant į ką tik aptartą technologinio ir biologinio apdorojimo metodų sąrašą, tikėtina, kad nuolatinis fiziniai sužalojimai ir negalios baigsis ne vėliau kaip 2040 m. viduryje.

Ir nors konkurencija tarp šių diametralių gydymo metodų niekada neišnyks, iš esmės jų bendras poveikis bus tikras pasiekimas žmonių sveikatos priežiūros srityje.

Žinoma, tai dar ne visa istorija. Iki šiol mūsų sveikatos ateities serija išnagrinėjo prognozuojamus planus, kaip pašalinti ligas ir fizinius sužalojimus, bet kaip dėl mūsų psichinės sveikatos? Kitame skyriuje aptarsime, ar galime išgydyti savo protą taip pat lengvai, kaip ir kūną.

Sveikatos serialo ateitis

Sveikatos priežiūra artėja prie revoliucijos: sveikatos ateitis P1

Rytojaus pandemijos ir super vaistai, sukurti kovai su jomis: sveikatos ateitis P2

Tiksli sveikatos priežiūra įsilieja į jūsų genomą: sveikatos ateitis P3

Smegenų supratimas, padedantis atsikratyti psichikos ligų: sveikatos ateitis P5

Rytojaus sveikatos priežiūros sistemos patirtis: sveikatos ateitis P6

Atsakomybė už kiekybiškai įvertintą sveikatą: sveikatos ateitis P7