Quantumrun

ATTĒLA KREDĪTS: Quantumrun

Pastāvīgu fizisko traumu un invaliditātes beigas: veselības nākotne P4

Deivids Tals, izdevējs, futūrists
@DavidTalWrites
LinkedIn

Otrdien, 09 - 15:2020

Lai izbeigtu pastāvīgus, fiziskus ievainojumus, mūsu sabiedrībai ir jāizdara izvēle: vai mēs spēlējam Dievu ar savu cilvēka bioloģiju vai arī kļūstam par daļu no mašīnas?

Līdz šim mūsu Future of Health sērijā mēs esam koncentrējušies uz farmācijas nākotni un slimību ārstēšanu. Un, lai gan slimības ir visizplatītākais iemesls, kāpēc mēs izmantojam mūsu veselības aprūpes sistēmu, retāk sastopamie iemesli bieži vien var būt visnopietnākie.

Neatkarīgi no tā, vai esat dzimis ar fizisku invaliditāti vai guvis traumu, kas īslaicīgi vai pastāvīgi ierobežo jūsu mobilitāti, pašlaik pieejamās veselības aprūpes iespējas jūsu ārstēšanai bieži vien ir ierobežotas. Mums vienkārši nav bijuši rīki, lai pilnībā novērstu bojājumus, ko radījusi kļūdaina ģenētika vai smagi ievainojumi.

Taču līdz 2020. gadu vidum šis status quo tiks apgāzts. Pateicoties iepriekšējā nodaļā aprakstītajiem sasniegumiem genoma rediģēšanas jomā, kā arī miniaturizēto datoru un robotikas attīstībai, laikmeta pastāvīgās fiziskās nepilnības beigsies.

Cilvēks kā mašīna

Runājot par fiziskām traumām, kas saistītas ar ekstremitāšu zudumu, cilvēkiem ir pārsteidzošs komforts, izmantojot mašīnas un instrumentus, lai atgūtu mobilitāti. Acīmredzamākais piemērs, protezēšana, ir izmantota tūkstošiem gadu, un tas parasti ir minēts seno grieķu un romiešu literatūrā. 2000. gadā arheologi atklāja 3,000 gadus veco, mumificētas atliekas Ēģiptes muižniecei, kura valkāja no koka un ādas izgatavotu pirkstu protēzi.

Ņemot vērā šo ilgo mūsu atjautības izmantošanas vēsturi, lai atjaunotu noteiktu fiziskās mobilitātes un veselības līmeni, nav jābrīnās, ka moderno tehnoloģiju izmantošana pilnīgas mobilitātes atjaunošanai tiek apsveicama bez mazākā protesta.

Gudra protezēšana

Kā minēts iepriekš, lai gan protezēšanas joma ir sena, tā arī ir attīstījusies lēni. Pēdējo desmitgažu laikā ir bijuši uzlabojumi to komfortā un reālistiskā izskatā, taču tikai pēdējās pusotras desmitgades laikā šajā jomā ir panākts patiess progress izmaksu, funkcionalitātes un lietojamības jomā.

Piemēram, ja kādreiz par pielāgotu protēzi maksāja līdz 100,000 XNUMX ASV dolāru, tagad cilvēki var izmantojiet 3D printerus, lai izveidotu pielāgotas protezēšanas (dažos gadījumos) par mazāk nekā 1,000 USD.

Savukārt kāju protēžu nēsātājiem, kuriem ir grūti dabiski staigāt vai kāpt pa kāpnēm, jauni uzņēmumi izmanto biomīmikas jomu, lai izveidotu protezēšanu, kas nodrošina gan dabiskāku staigāšanu, gan skriešanu, vienlaikus samazinot mācīšanās līkni, kas nepieciešama šo protezēšanas lietošanai.

Vēl viena problēma ar kāju protēzēm ir tā, ka lietotājiem tās bieži šķiet sāpīgas ilgstošas nēsāšanas laikā, pat ja tās ir izgatavotas pēc pasūtījuma. Tas ir tāpēc, ka svaru nesošās protezēšanas rezultātā amputējamā āda un miesa ap celmu ir jāsaspiež starp kaulu un protēzi. Viena no iespējām, kā novērst šo problēmu, ir uzstādīt sava veida universālu savienotāju tieši amputētā kaulā (līdzīgi kā acu un zobu implantiem). Tādā veidā kājas protēzes var tieši “ieskrūvēt kaulā”. Tas noņem ādu no sāpēm miesā, kā arī ļauj amputētam iegādāties virkni masveidā ražotu protēžu, kas vairs nav jāražo masveidā.

Taču viena no aizraujošākajām pārmaiņām, īpaši attiecībā uz amputētām personām ar roku vai roku protēzēm, ir strauji attīstošas tehnoloģijas, ko sauc par smadzeņu un datora interfeisu (BCI), izmantošana.

Smadzeņu darbināma bioniskā kustība

Pirmo reizi apspriests mūsu Datoru nākotne sērija, BCI ietver implanta vai smadzeņu skenēšanas ierīces izmantošanu, lai uzraudzītu jūsu smadzeņu viļņus un saistītu tos ar komandām, lai kontrolētu visu, ko darbina dators.

Patiesībā jūs, iespējams, to neapzinājāties, bet BCI pirmsākumi jau ir sākušies. Tagad ir amputēti robotu ekstremitāšu pārbaude kontrolē tieši prāts, nevis caur sensoriem, kas piestiprināti pie lietotāja celma. Tāpat tagad ir cilvēki ar smagu invaliditāti (piemēram, četrkāršs). izmantojot BCI, lai vadītu savus motorizētos ratiņkrēslus un manipulēt ar robotu rokām. Līdz 2020. gadu vidum BCI kļūs par standartu, palīdzot amputētajiem un personām ar invaliditāti dzīvot neatkarīgāku dzīvi. Un līdz 2030. gadu sākumam BCI kļūs pietiekami attīstīts, lai ļautu cilvēkiem ar mugurkaula traumām atkal staigāt, nododot staigāšanas domu komandas rumpja lejasdaļai. mugurkaula implants.

Protams, viedās protezēšanas izgatavošana nav viss, kam tiks izmantoti nākotnes implanti.

Gudri implanti

Pašlaik tiek pārbaudīti implanti, lai aizstātu veselus orgānus, un ilgtermiņa mērķis ir novērst gaidīšanas laiku, ar kuru pacienti saskaras, gaidot donora transplantāciju. Viena no visvairāk apspriestajām orgānu aizstāšanas ierīcēm ir bioniskā sirds. Tirgū ir ienākuši vairāki dizaini, bet viens no daudzsološākajiem ir a ierīce, kas sūknē asinis pa ķermeni bez pulsa … staigājošajiem mirušajiem piešķir pilnīgi jaunu nozīmi.

Ir arī pilnīgi jauna implantu klase, kas izstrādāta, lai uzlabotu cilvēka veiktspēju, nevis vienkārši atgrieztu kādu veselīgu stāvoklī. Šos implantu veidus mēs apskatīsim mūsu Cilvēka evolūcijas nākotne sērija.

Bet, kas attiecas uz veselību, pēdējais implanta veids, ko mēs šeit pieminēsim, ir nākamās paaudzes veselību regulējoši implanti. Uztveriet tos kā par elektrokardiostimulatoriem, kas aktīvi uzrauga jūsu ķermeni, koplieto jūsu biometriskos datus ar veselības lietotni jūsu tālrunī un, uztverot slimības sākšanos, atbrīvo zāles vai elektrisko strāvu, lai līdzsvarotu jūsu ķermeni.

Lai gan tas varētu izklausīties pēc zinātniskās fantastikas, DARPA (ASV militārā progresīvā pētniecības grupa) jau strādā pie projekta ar nosaukumu ElectRx, saīsinājums no Electrical Prescriptions. Pamatojoties uz bioloģisko procesu, kas pazīstams kā neiromodulācija, šis mazais implants uzraudzīs ķermeņa perifēro nervu sistēmu (nervus, kas savieno ķermeni ar smadzenēm un muguras smadzenēm), un, atklājot nelīdzsvarotību, kas var izraisīt slimību, tas atbrīvos elektrisko strāvu. impulsi, kas līdzsvaros šo nervu sistēmu, kā arī stimulēs organismu pašatveseļoties.

Nanotehnoloģijas peld cauri jūsu asinīm

Nanotehnoloģijas ir milzīga tēma, ko var izmantot dažādās jomās un nozarēs. Būtībā tas ir plašs termins jebkura veida zinātnei, inženierijai un tehnoloģijai, kas mēra, manipulē vai iekļauj materiālus 1 un 100 nanometru mērogā. Tālāk redzamais attēls sniegs priekšstatu par nanotehnoloģiju darbības mērogu.

Veselības kontekstā nanotehnoloģijas tiek pētītas kā līdzeklis, kas varētu radikāli mainīt veselības aprūpi, pilnībā aizstājot zāles un lielāko daļu operāciju līdz 2030. gadu beigām.

Citiem vārdiem sakot, iedomājieties, ka varat paņemt labāko medicīnisko aprīkojumu un zināšanas, kas nepieciešamas, lai ārstētu slimību vai veiktu operāciju, un iekodētu to fizioloģiskā šķīduma devā — devā, ko var uzglabāt šļircē, nosūtīt jebkur un injicēt ikvienam, kam tā nepieciešama. medicīniskā aprūpe. Ja tas izdosies, tas var padarīt visu, ko mēs apspriedām šīs sērijas pēdējās divās nodaļās, novecojušu.

Ido Bachelet, vadošais pētnieks ķirurģiskajā nanorobotikā, paredz diena, kad nelielas operācijas laikā ārsts vienkārši injicē šļirci, kas piepildīta ar miljardiem iepriekš ieprogrammētu nanobotu, noteiktā jūsu ķermeņa reģionā.

Šie nanoboti pēc tam izplatīsies pa jūsu ķermeni, meklējot bojātos audus. Kad tie tika atrasti, viņi izmantos fermentus, lai bojātās audu šūnas nogrieztu prom no veselajiem audiem. Pēc tam ķermeņa veselās šūnas tiktu stimulētas gan atbrīvoties no bojātajām šūnām, gan atjaunot audus ap dobumu, kas izveidots pēc bojāto audu noņemšanas. Nanoboti varētu pat mērķēt un nomākt apkārtējās nervu šūnas, lai vājinātu sāpju signālus un mazinātu iekaisumu.

Izmantojot šo procesu, šos nanobotus var izmantot arī, lai uzbruktu dažādām vēža formām, kā arī dažādiem vīrusiem un svešām baktērijām, kas var inficēt jūsu ķermeni. Un, lai gan šie nanoboti joprojām ir vismaz 15 gadu attālumā no plaši izplatītas medicīniskas izmantošanas, darbs pie šīs tehnoloģijas jau notiek. Tālāk esošajā infografikā ir izklāstīts, kā nanotehnoloģijas kādu dienu varētu pārveidot mūsu ķermeņus (izmantojot ActivistPost.com):

Reģeneratīvā medicīna

Lietojot jumta terminu, reģeneratīvā medicīna, šī pētniecības nozare izmanto metodes audu inženierijas un molekulārās bioloģijas jomās, lai atjaunotu slimu vai bojātu audu un orgānu funkcijas. Būtībā reģeneratīvā medicīna vēlas izmantot jūsu ķermeņa šūnas, lai tās atjaunotos, nevis aizstātu vai palielinātu ķermeņa šūnas ar protezēšanu un iekārtām.

Savā ziņā šī ārstēšanas pieeja ir daudz dabiskāka nekā iepriekš aprakstītās Robocop iespējas. Taču, ņemot vērā visus protestus un ētiskās bažas, ko mēs esam redzējuši pēdējo divu desmitgažu laikā saistībā ar ĢMO pārtiku, cilmes šūnu izpēti un pēdējā laikā cilvēka klonēšanu un genoma rediģēšanu, ir godīgi teikt, ka reģeneratīvā medicīna saskarsies ar smagu pretestību.

Lai gan šīs bažas ir viegli noraidīt, patiesībā sabiedrībai ir daudz intīmāka un intuitīvāka izpratne par tehnoloģijām nekā bioloģija. Atcerieties, ka protezēšana pastāv jau tūkstošiem gadu; iespēja lasīt un rediģēt genomu ir bijusi iespējama tikai kopš 2001. gada. Tāpēc daudzi cilvēki labprātāk kļūtu par kiborgiem, nevis ķertos pie viņu “Dieva dotās” ģenētikas.

Tāpēc mēs kā sabiedrisks pakalpojums ceram, ka tālāk sniegtais īss reģeneratīvās medicīnas metožu pārskats palīdzēs novērst aizspriedumus par Dieva spēlēšanu. Vismazāk strīdīgo secībā:

Formas maiņas cilmes šūnas

Jūs, iespējams, pēdējos gados esat daudz dzirdējis par cilmes šūnām, bieži vien ne vislabākajā gaismā. Taču līdz 2025. gadam cilmes šūnas tiks izmantotas dažādu fizisko apstākļu un traumu dziedināšanai.

Pirms mēs izskaidrojam, kā tās tiks izmantotas, ir svarīgi atcerēties, ka cilmes šūnas atrodas katrā mūsu ķermeņa daļā un gaida, kad tās tiks aicinātas atjaunot bojātos audus. Faktiski visas 10 triljonus šūnu, kas veido mūsu ķermeni, radās no šīm sākotnējām cilmes šūnām jūsu mātes dzemdē. Jūsu ķermenim veidojoties, šīs cilmes šūnas specializējās smadzeņu šūnās, sirds šūnās, ādas šūnās utt.

Mūsdienās zinātnieki spēj pārvērst gandrīz jebkuru šūnu grupu jūsu ķermenī atpakaļ šajās sākotnējās cilmes šūnās. Un tas ir liels darījums. Tā kā cilmes šūnas spēj pārveidoties par jebkuru ķermeņa šūnu, tās var izmantot gandrīz jebkuras brūces dziedēšanai.

Vienkāršota piemērs cilmes šūnu skaits darbā nozīmē, ka ārsti ņem ādas paraugus no apdeguma upuriem, pārvērš tos cilmes šūnās, audzē jaunu ādas slāni Petri trauciņā un pēc tam izmanto šo tikko izaugušo ādu, lai transplantētu/aizvietotu pacienta apdegušo ādu. Uzlabotā līmenī cilmes šūnas pašlaik tiek pārbaudītas kā ārstēšana izārstēt sirds slimības un pat dziedē paraplegikas muguras smadzenes, ļaujot viņiem atkal staigāt.

Taču viens no vērienīgākajiem šo cilmes šūnu lietojumiem ir nesen popularizētās 3D drukas tehnoloģijas izmantošana.

3D biodruka

3D biodrukāšana ir 3D drukas medicīnisks pielietojums, kurā dzīvie audi tiek drukāti slāni pa slānim. Un tā vietā, lai izmantotu plastmasu un metālus kā parastos 3D printeros, 3D bioprinteri izmanto (jūs uzminējāt) cilmes šūnas kā celtniecības materiālu.

Vispārējais cilmes šūnu savākšanas un audzēšanas process ir tāds pats kā process, kas aprakstīts apdeguma upura piemērā. Tomēr, tiklīdz ir izaudzēts pietiekami daudz cilmes šūnu, tās var ievadīt 3D printerī, lai veidotu lielāko daļu 3D organisko formu, piemēram, aizstājēju ādu, ausis, kaulus, un jo īpaši tās var arī drukas orgāni.

Šie 3D drukātie orgāni ir uzlabots audu inženierijas veids, kas ir organiska alternatīva iepriekš minētajiem mākslīgo orgānu implantiem. Un tāpat kā tie mākslīgie orgāni, arī šie drukātie orgāni kādu dienu samazinās orgānu ziedojumu deficītu.

Tomēr šie drukātie orgāni sniedz papildu labumu arī farmācijas nozarei, jo šos iespiestos orgānus var izmantot precīzākiem un lētākiem zāļu un vakcīnu izmēģinājumiem. Un, tā kā šie orgāni tiek drukāti, izmantojot pacienta paša cilmes šūnas, risks, ka pacienta imūnsistēma atgrūž šos orgānus, krasi samazinās, salīdzinot ar orgāniem, kas ziedoti no cilvēkiem, dzīvniekiem un noteiktiem mehāniskiem implantiem.

Nākotnē, līdz 2040. gadiem, uzlabotie 3D bioprinteri izdrukās veselas ekstremitātes, kuras var atkārtoti piestiprināt pie amputēto personu celma, tādējādi padarot protezēšanu novecojušu.

Gēnu terapija

Ar gēnu terapiju zinātne sāk manipulēt ar dabu. Tas ir ārstēšanas veids, kas paredzēts ģenētisko traucējumu korekcijai.

Vienkārši izskaidrojot, gēnu terapija ietver genoma (DNS) sekvencēšanu; pēc tam analizē, lai atrastu bojātus gēnus, kas izraisa slimību; pēc tam mainīts/rediģēts, lai aizstātu šos defektus ar veseliem gēniem (mūsdienās izmantojot CRISPR rīku, kas izskaidrots iepriekšējā nodaļā); un tad beidzot atkal ievadiet šos tagad veselīgos gēnus atpakaļ savā ķermenī, lai izārstētu minēto slimību.

Kad gēnu terapija ir pilnveidota, to var izmantot, lai izārstētu dažādas slimības, piemēram, vēzi, AIDS, cistisko fibrozi, hemofiliju, diabētu, sirds slimības, pat noteiktus fiziskus traucējumus, piemēram, kurlums.

Gēnu inženierija

Gēnu inženierijas pielietojumi veselības aprūpē nonāk patiesi pelēkajā zonā. Tehniski runājot, cilmes šūnu attīstība un gēnu terapija pašas par sevi ir gēnu inženierijas formas, kaut arī vieglas. Tomēr gēnu inženierijas pielietojumi, kas attiecas uz lielāko daļu cilvēku, ir saistīti ar cilvēku klonēšanu un dizaineru mazuļu un pārcilvēku inženieriju.

Šīs tēmas mēs atstāsim mūsu Future of Human Evolution sērijai. Taču šīs nodaļas vajadzībām ir viena gēnu inženierijas lietojumprogramma, kas nav tik strīdīga… labi, ja vien jūs neesat vegāns.

Pašlaik tādi uzņēmumi kā United Therapeutics strādā, lai gēnu inženierijas cūkas ar orgāniem, kas satur cilvēka gēnus. Šo cilvēka gēnu pievienošanas iemesls ir izvairīties no to, ka cilvēka imūnsistēma, kurā tie ir implantēti, atgrūž šos cūku orgānus.

Kad tas ir izdevies, mājlopus var audzēt plašā mērogā, lai nodrošinātu gandrīz neierobežotu daudzumu aizstājējorgānu "ksenotransplantācijai" no dzīvnieka uz cilvēku. Tas ir alternatīva iepriekš minētajiem mākslīgajiem un 3D drukātajiem orgāniem, un tā priekšrocība ir lētāka nekā mākslīgie orgāni un tehniski tālāk nekā 3D drukātie orgāni. Tomēr to cilvēku skaits, kuriem ir ētiski un reliģiski iemesli, lai iebilstu pret šo orgānu ražošanas veidu, visticamāk nodrošinās, ka šī tehnoloģija nekad nenonāks patiesi plaši izplatīta.

Vairs nekādu fizisko traumu un invaliditātes

Ņemot vērā tikko apspriesto tehnoloģisko un bioloģisko attīrīšanas metožu sarakstu, iespējams, ka pastāvīgs fiziskas traumas un invaliditāte beigsies ne vēlāk kā 2040. gadu vidū.

Un, lai gan konkurence starp šīm diametrālajām ārstēšanas metodēm nekad īsti nepazudīs, kopumā to kopējā ietekme būs patiess sasniegums cilvēku veselības aprūpē.

Protams, tas nav viss stāsts. Līdz šim mūsu veselības nākotnes sērijā ir izpētīti prognozētie plāni slimību un fizisko ievainojumu novēršanai, bet kā ar mūsu garīgo veselību? Nākamajā nodaļā mēs apspriedīsim, vai mēs varam izārstēt savu prātu tikpat viegli kā ķermeni.