Quantumrun

CREDIT DE IMAGINE: Quantumrun

Sfârșitul leziunilor fizice permanente și dizabilităților: viitorul sănătății P4

David Tal, editor, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Mar, 09 - 15:2020

Pentru a pune capăt rănilor fizice permanente, societatea noastră trebuie să facă o alegere: ne jucăm cu Dumnezeu cu biologia noastră umană sau devenim o parte mașină?

Până acum, în seria noastră „Viitorul sănătății”, ne-am concentrat pe viitorul produselor farmaceutice și pe vindecarea bolilor. Și, în timp ce boala este cel mai frecvent motiv pentru care folosim sistemul nostru de sănătate, motivele mai puțin frecvente pot fi adesea cele mai grave.

Indiferent dacă v-ați născut cu o dizabilitate fizică sau suferiți o rănire care vă limitează temporar sau permanent mobilitatea, opțiunile de asistență medicală disponibile în prezent pentru a vă trata sunt adesea limitate. Pur și simplu nu am avut instrumentele pentru a repara complet daunele cauzate de genetica defectuoasă sau de răni grave.

Dar până la mijlocul anilor 2020, acest status quo va fi răsturnat. Datorită progreselor în editarea genomului descrise în capitolul anterior, precum și progreselor în computerele miniaturizate și robotică, infirmitățile fizice permanente ale erei vor ajunge la sfârșit.

Omul ca mașină

Când vine vorba de leziuni fizice care implică pierderea unui membru, oamenii au un confort surprinzător când folosesc mașini și unelte pentru a-și recăpăta mobilitatea. Cel mai evident exemplu, protezele, au fost utilizate de milenii, la care se face referire în mod obișnuit în literatura antică greacă și romană. În 2000, arheologii au descoperit vechiul de 3,000 de ani, resturi mumificate a unei nobile egiptene care purta un deget protetic din lemn și piele.

Având în vedere această istorie lungă de folosire a ingeniozității noastre pentru a restabili un anumit nivel de mobilitate fizică și sănătate, nu ar trebui să fie surprinzător faptul că utilizarea tehnologiei moderne pentru a restabili mobilitatea deplină este binevenită fără cel mai mic protest.

Proteze inteligente

După cum am menționat mai sus, în timp ce domeniul proteticii este străvechi, a evoluat lent. În ultimele câteva decenii s-au înregistrat îmbunătățiri în ceea ce privește confortul și aspectul lor realist, dar abia în ultimul deceniu și jumătate s-au înregistrat progrese adevărate în domeniu, în ceea ce privește costul, funcționalitatea și gradul de utilizare.

De exemplu, unde cândva costa până la 100,000 USD pentru o proteză personalizată, oamenii pot acum utilizați imprimante 3D pentru a construi proteze personalizate (în unele cazuri) pentru mai puțin de 1,000 USD.

Între timp, pentru purtătorii de picioare protetice cărora le este greu să meargă sau să urce scările în mod natural, firme noi folosesc domeniul biomimetismului pentru a construi proteze care oferă atât o experiență mai naturală de mers și alergare, reducând în același timp curba de învățare necesară pentru a utiliza aceste proteze.

O altă problemă a picioarelor protetice este că utilizatorii le consideră adesea dureroase pentru perioade lungi de timp, chiar dacă sunt construite la comandă. Acest lucru se datorează faptului că protezele care suportă greutate forțează pielea și carnea persoanei amputate din jurul ciotului să fie zdrobite între os și proteză. O opțiune pentru a rezolva această problemă este să instalați un fel de conector universal direct în osul amputatului (similar cu implanturile oculare și dentare). În acest fel, picioarele protetice pot fi direct „înșurubate în os”. Acest lucru îndepărtează pielea de pe durerea cărnii și, de asemenea, permite persoanei amputate să cumpere o gamă de proteze produse în serie care nu mai trebuie să fie produse în masă.

Dar una dintre cele mai interesante schimbări, în special pentru persoanele amputate cu brațe sau mâini protetice, este utilizarea unei tehnologii cu dezvoltare rapidă numită Brain-Computer Interface (BCI).

Mișcare bionică alimentată de creier

Mai întâi discutat în nostru Viitorul Calculatoarelor seria, BCI implică utilizarea unui implant sau a unui dispozitiv de scanare a creierului pentru a vă monitoriza undele cerebrale și a le asocia cu comenzi pentru a controla orice lucru rulat de un computer.

De fapt, poate nu v-ați dat seama, dar începuturile BCI au început deja. Amputații sunt acum testarea membrelor robotizate controlat direct de minte, în loc de senzori atașați la ciotul purtătorului. La fel, persoanele cu dizabilități severe (cum ar fi tetraplegicii) sunt acum folosind BCI pentru a-și conduce scaunele cu rotile motorizate și manipulează brațele robotice. Până la mijlocul anilor 2020, BCI va deveni standardul pentru a ajuta persoanele amputate și persoanele cu dizabilități să ducă o viață mai independentă. Și până la începutul anilor 2030, BCI va deveni suficient de avansat pentru a permite persoanelor cu leziuni ale coloanei vertebrale să meargă din nou prin transmiterea comenzilor de gândire de mers către trunchiul lor inferior printr-un implant spinal.

Desigur, realizarea de proteze inteligente nu este doar pentru care vor fi folosite implanturile viitoare.

Implanturi inteligente

Implanturile sunt acum testate pentru a înlocui organe întregi, cu obiectivul pe termen lung de a elimina timpii de așteptare cu care se confruntă pacienții atunci când așteaptă un transplant de donator. Printre cele mai discutate dispozitive de înlocuire a organelor este inima bionică. Mai multe modele au intrat pe piață, dar printre cele mai promițătoare este a dispozitiv care pompează sânge în jurul corpului fără puls … dă un sens cu totul nou morților care umblă.

Există, de asemenea, o clasă complet nouă de implanturi concepute pentru a îmbunătăți performanța umană, în loc să readucă pur și simplu pe cineva la o stare sănătoasă. Aceste tipuri de implanturi le vom acoperi în documentul nostru Viitorul evoluției umane serie.

Dar, în ceea ce privește sănătatea, ultimul tip de implant pe care îl vom menționa aici sunt implanturile de ultimă generație, care reglează sănătatea. Gândiți-vă la acestea ca pe stimulatoare cardiace care vă monitorizează în mod activ corpul, vă partajează datele biometrice cu o aplicație de sănătate de pe telefon și, atunci când simte debutul bolii, eliberează medicamente sau curenți electrici pentru a vă reechilibra corpul.

Deși acest lucru ar putea suna ca Sci-Fi, DARPA (brațul de cercetare avansată a armatei americane) lucrează deja la un proiect numit ElectRx, prescurtare pentru rețete electrice. Pe baza procesului biologic cunoscut sub numele de neuromodulație, acest implant mic va monitoriza sistemul nervos periferic al corpului (nervii care leagă corpul de creier și măduva spinării), iar atunci când detectează un dezechilibru care poate duce la boală, va elibera electricitate. impulsuri care vor reechilibra acest sistem nervos și vor stimula corpul să se vindece singur.

Nanotehnologia înoată prin sângele tău

Nanotehnologia este un subiect uriaș care are aplicații într-o mare varietate de domenii și industrii. În esență, este un termen larg pentru orice formă de știință, inginerie și tehnologie care măsoară, manipulează sau încorporează materiale la o scară de 1 și 100 de nanometri. Imaginea de mai jos vă va oferi o idee despre scara în care lucrează nanotehnologia.

În contextul sănătății, nanotehnologia este investigată ca un instrument care ar putea revoluționa asistența medicală prin înlocuirea completă a medicamentelor și a majorității intervențiilor chirurgicale până la sfârșitul anilor 2030.

Cu alte cuvinte, imaginați-vă că puteți lua cele mai bune echipamente medicale și cunoștințe necesare pentru a trata o boală sau pentru a efectua o intervenție chirurgicală și a-l codifica într-o doză de soluție salină - o doză care poate fi stocată într-o seringă, expediată oriunde și injectată oricui are nevoie. de îngrijire medicală. Dacă reușește, ar putea face ca tot ceea ce am discutat în ultimele două capitole ale acestei serii să fie depășit.

Ido Bachelet, un cercetător de top în nanorobotica chirurgicală, prevede o zi în care o intervenție chirurgicală minoră implică pur și simplu un medic care injectează o seringă plină cu miliarde de nanoboți preprogramați într-o regiune vizată a corpului tău.

Acei nanoboți s-ar răspândi apoi prin corpul tău căutând țesutul deteriorat. Odată găsite, ei ar folosi apoi enzime pentru a tăia celulele țesuturilor deteriorate departe de țesutul sănătos. Celulele sănătoase ale organismului ar fi apoi stimulate atât să elimine celulele deteriorate, cât și să regenereze țesutul din jurul cavității create prin îndepărtarea țesutului deteriorat. Nanoboții ar putea chiar să țintească și să suprime celulele nervoase din jur pentru a anula semnalele de durere și pentru a reduce inflamația.

Folosind acest proces, acești nanoboți pot fi aplicați și pentru a ataca diferite forme de cancer, precum și diferiți viruși și bacterii străine care vă pot infecta corpul. Și în timp ce acești nanoboți sunt încă la cel puțin 15 ani distanță de adoptarea medicală pe scară largă, munca la această tehnologie este deja în desfășurare. Infograficul de mai jos subliniază modul în care nanotehnologia ar putea într-o zi să ne reproiecteze corpurile (prin ActivistPost. com):

Medicina regenerativă

Folosind termenul umbrelă, Medicina regenerativă, această ramură de cercetare utilizează tehnici din domeniul ingineriei tisulare și al biologiei moleculare pentru a restabili funcția țesuturilor și organelor bolnave sau deteriorate. Practic, medicina regenerativă vrea să folosească celulele corpului tău pentru a se repara singure, în loc să înlocuiască sau să mărească celulele corpului tău cu proteze și mașini.

Într-un fel, această abordare a vindecării este mult mai naturală decât opțiunile Robocop descrise mai sus. Dar având în vedere toate protestele și preocupările etice pe care le-am văzut ridicate în ultimele două decenii cu privire la alimentele modificate genetic, cercetarea celulelor stem și, cel mai recent, clonarea umană și editarea genomului, este corect să spunem că medicina regenerativă se va confrunta cu o opoziție puternică.

Deși este ușor să respingi aceste preocupări definitiv, realitatea este că publicul are o înțelegere mult mai intimă și intuitivă a tehnologiei decât a biologiei. Amintiți-vă, protezele există de milenii; posibilitatea de a citi și edita genomul a fost posibilă abia din 2001. De aceea mulți oameni preferă să devină cyborgi decât să li se schimbe genetica „dată de Dumnezeu”.

De aceea, ca serviciu public, sperăm că scurta prezentare generală a tehnicilor de medicină regenerativă de mai jos va ajuta la eliminarea stigmatizării în jurul jocului de Dumnezeu. În ordinea celor mai puțin controversate pentru cei mai mulți:

Celulele stem care schimbă formă

Probabil ați auzit multe despre celulele stem în ultimii ani, adesea nu în cea mai bună lumină. Dar până în 2025, celulele stem vor fi folosite pentru a vindeca o varietate de condiții fizice și răni.

Înainte de a explica cum vor fi utilizate, este important să ne amintim că celulele stem se află în fiecare parte a corpului nostru, așteaptă să fie chemate în acțiune pentru a repara țesutul deteriorat. De fapt, toate cele 10 trilioane de celule care alcătuiesc corpul nostru provin din acele celule stem inițiale din interiorul pântecului mamei tale. Pe măsură ce corpul tău s-a format, acele celule stem s-au specializat în celule ale creierului, celule ale inimii, celule ale pielii etc.

În zilele noastre, oamenii de știință sunt acum capabili să transforme aproape orice grup de celule din corpul tău înapoi în acele celule stem originale. Și asta e mare lucru. Deoarece celulele stem sunt capabile să se transforme în orice celulă din corpul tău, ele pot fi folosite pentru a vindeca aproape orice rană.

Un simplificat exemplu de celule stem la locul de muncă implică medicii să preleveze mostre de piele ale victimelor arsurilor, să le transforme în celule stem, să crească un nou strat de piele într-o cutie Petri și apoi să utilizeze pielea nou crescută pentru a grefa/înlocui pielea arsă a pacientului. La un nivel mai avansat, celulele stem sunt în prezent testate ca tratament pentru vindeca bolile de inima și chiar vindeca măduva spinării la paraplegici, permițându-le să meargă din nou.

Dar una dintre cele mai ambițioase utilizări ale acestor celule stem folosește tehnologia de imprimare 3D recent popularizată.

Bioprintare 3D

Bioprinting 3D este aplicația medicală a imprimării 3D prin care țesuturile vii sunt imprimate strat cu strat. Și în loc să folosească materiale plastice și metale ca imprimantele 3D obișnuite, bioimprimantele 3D folosesc (ai ghicit) celule stem ca material de construcție.

Procesul general de colectare și creștere a celulelor stem este același cu procesul descris pentru exemplul victimei arsului. Cu toate acestea, odată ce sunt crescute suficiente celule stem, acestea pot fi apoi introduse în imprimanta 3D pentru a forma aproape orice formă organică 3D, cum ar fi pielea de înlocuire, urechile, oasele și, în special, pot, de asemenea, organe de imprimare.

Aceste organe imprimate 3D sunt o formă avansată de inginerie tisulară care reprezintă alternativa organică la implanturile de organe artificiale menționate mai devreme. Și la fel ca acele organe artificiale, aceste organe tipărite vor reduce într-o zi deficitul de donații de organe.

Acestea fiind spuse, aceste organe tipărite prezintă, de asemenea, un beneficiu suplimentar pentru industria farmaceutică, deoarece aceste organe tipărite pot fi utilizate pentru teste de medicamente și vaccinuri mai precise și mai ieftine. Și deoarece aceste organe sunt imprimate folosind celulele stem proprii ale pacientului, riscul ca sistemul imunitar al pacientului să respingă aceste organe scade drastic în comparație cu organele donate de la oameni, animale și anumite implanturi mecanice.

Mai departe în viitor, până în anii 2040, imprimantele 3D avansate vor imprima membre întregi care pot fi reatașate pe ciotul persoanelor amputate, făcând astfel protezele învechite.

Terapia genică

Odată cu terapia genică, știința începe să modifice natura. Aceasta este o formă de tratament concepută pentru a corecta tulburările genetice.

Explicat simplu, terapia genică implică secvențierea genomului tău (ADN); apoi analizate pentru a găsi gene defecte care cauzează o boală; apoi modificate/editate pentru a înlocui acele defecte cu gene sănătoase (în prezent folosind instrumentul CRISPR explicat în capitolul anterior); și apoi, în sfârșit, reintroduceți acele gene acum sănătoase înapoi în corpul dumneavoastră pentru a vindeca boala respectivă.

Odată perfecționată, terapia genică ar putea fi folosită pentru a vindeca o serie de boli, cum ar fi cancerul, SIDA, fibroza chistică, hemofilia, diabetul, bolile de inimă, chiar și anumite dizabilități fizice precum surditate.

Inginerie genetică

Aplicațiile de îngrijire a sănătății ale ingineriei genetice intră într-o adevărată zonă gri. Tehnic vorbind, dezvoltarea celulelor stem și terapia genică sunt ele însele forme de inginerie genetică, deși ușoare. Cu toate acestea, aplicațiile ingineriei genetice care îi preocupă pe majoritatea oamenilor implică clonarea umană și ingineria bebelușilor de proiectare și supraoamenilor.

Aceste subiecte le vom lăsa pentru seria noastră „Viitorul evoluției umane”. Dar, în sensul acestui capitol, există o aplicație de inginerie genetică care nu este la fel de controversată... ei bine, cu excepția cazului în care ești vegan.

În prezent, companii precum United Therapeutics lucrează la porci inginer genetic cu organe care conțin gene umane. Motivul din spatele adăugării acestor gene umane este acela de a evita respingerea acestor organe de porc de către sistemul imunitar al omului în care sunt implantate.

Odată cu succes, animalele pot fi crescute la scară pentru a furniza o cantitate aproape nelimitată de organe de înlocuire pentru „xeno-transplantul” de la animal la om. Aceasta reprezintă o alternativă la organele artificiale și imprimate 3D de mai sus, cu avantajul de a fi mai ieftină decât organele artificiale și mai departe din punct de vedere tehnic decât organele imprimate 3D. Acestea fiind spuse, numărul de oameni cu motive etice și religioase să se opună acestei forme de producție de organe va asigura probabil că această tehnologie nu va ajunge niciodată cu adevărat la curent.

Gata cu leziuni fizice și dizabilități

Având în vedere lista de rufe a metodelor de tratare tehnologice vs. biologice pe care tocmai am discutat, este probabil ca era permanent leziunile fizice și dizabilitățile se vor încheia până cel târziu la mijlocul anilor 2040.

Și în timp ce competiția dintre aceste metode de tratament diametral nu va dispărea niciodată, în general, impactul lor colectiv va reprezenta o adevărată realizare în asistența medicală umană.

Desigur, aceasta nu este toată povestea. Până în acest moment, seria noastră „Viitorul sănătății” a explorat planurile prognozate pentru eliminarea bolilor și a vătămărilor fizice, dar cum rămâne cu sănătatea noastră mintală? În capitolul următor, vom discuta dacă ne putem vindeca mintea la fel de ușor ca trupurile noastre.