Квантумран

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ: Квантумран

Прекращение необратимых телесных повреждений и инвалидности: будущее здравоохранения P4

Дэвид Тал, издатель, футурист
@DavidTalWrites
LinkedIn

Вт, 09 / 15 / 2020 - 05: 38

Чтобы положить конец необратимым физическим травмам, наше общество должно сделать выбор: играем ли мы в Бога с нашей человеческой биологией или станем частью машины?

До сих пор в нашей серии «Будущее здоровья» мы сосредоточились на будущем фармацевтики и лечении болезней. И хотя болезнь является наиболее распространенной причиной, по которой мы пользуемся нашей системой здравоохранения, менее распространенные причины часто могут быть самыми серьезными.

Независимо от того, родились ли вы с инвалидностью или получили травму, которая временно или постоянно ограничивает вашу подвижность, варианты медицинского обслуживания, доступные в настоящее время для вас, часто ограничены. У нас просто не было инструментов, чтобы полностью восстановить ущерб, нанесенный неисправной генетикой или серьезными травмами.

Но к середине 2020-х этот статус-кво перевернется с ног на голову. Благодаря достижениям в редактировании генома, описанным в предыдущей главе, а также достижениям в области миниатюрных компьютеров и робототехники эра перманентных физических недугов подойдет к концу.

Человек как машина

Когда дело доходит до физических травм, связанных с потерей конечности, люди на удивление комфортно используют машины и инструменты для восстановления подвижности. Самый очевидный пример — протезы, использовавшиеся на протяжении тысячелетий и часто упоминаемые в древнегреческой и римской литературе. В 2000 году археологи обнаружили 3,000-летний, мумифицированные останки египетской дворянки, которая носила протез пальца ноги из дерева и кожи.

Учитывая эту долгую историю использования нашей изобретательности для восстановления определенного уровня физической подвижности и здоровья, не должно вызывать удивления то, что использование современных технологий для восстановления полной подвижности приветствуется без малейшего протеста.

Умное протезирование

Как упоминалось выше, несмотря на то, что область протезирования древняя, она развивалась медленно. За последние несколько десятилетий их комфорт и реалистичный внешний вид улучшились, но только за последние полтора десятилетия в этой области был достигнут настоящий прогресс в том, что касается стоимости, функциональности и удобства использования.

Например, если раньше индивидуальное протезирование стоило до 100,000 XNUMX долларов, то теперь люди могут использовать 3D-принтеры для изготовления индивидуальных протезов (в некоторых случаях) менее чем за 1,000 долларов.

Между тем, для носителей протезов ног, которым трудно ходить или подниматься по лестнице естественным путем, новые компании используют область биомимикрии для создания протезов, которые обеспечивают более естественную ходьбу и бег, а также сокращают кривую обучения, необходимую для использования этих протезов.

Еще одна проблема с протезами ног заключается в том, что пользователям часто неудобно носить их в течение длительного периода времени, даже если они изготовлены по индивидуальному заказу. Это потому, что протезы, несущие вес, заставляют кожу и плоть человека с ампутированной конечностью раздавливаться между костью и протезом. Одним из вариантов решения этой проблемы является установка своего рода универсального соединителя непосредственно в кость человека с ампутированной конечностью (аналогично глазным и зубным имплантатам). Таким образом, протезы ног могут быть непосредственно «ввинчены в кость». Это удаляет кожу на теле, а также позволяет человеку с ампутированной конечностью покупать ряд протезов массового производства, которые больше не нужно производить массово.

Но одним из самых захватывающих изменений, особенно для людей с ампутированными конечностями с протезами рук или кистей, является использование быстро развивающейся технологии, называемой интерфейсом мозг-компьютер (BCI).

Бионическое движение с питанием от мозга

Впервые обсудили в нашем Будущее компьютеров серии, BCI включает в себя использование имплантата или устройства для сканирования мозга, чтобы отслеживать ваши мозговые волны и связывать их с командами для управления всем, что запускается компьютером.

На самом деле, вы могли этого не осознавать, но начало BCI уже началось. Ампутанты сейчас тестирование роботизированных конечностей управляется непосредственно разумом, а не через датчики, прикрепленные к культе владельца. Точно так же люди с тяжелыми формами инвалидности (например, парализованные) в настоящее время используя BCI для управления своими моторизованными инвалидными колясками и манипулировать роботизированными руками. К середине 2020-х годов BCI станет стандартом, помогающим людям с ампутированными конечностями и инвалидам вести более независимую жизнь. И к началу 2030-х годов BCI станет достаточно продвинутым, чтобы позволить людям с травмами позвоночника снова ходить, передавая свои мысленные команды ходьбе нижней части туловища через спинной имплантат.

Конечно, изготовление «умных» протезов — это не все, для чего будут использоваться имплантаты будущего.

Умные имплантаты

В настоящее время тестируются имплантаты для замены целых органов с долгосрочной целью устранения времени ожидания, с которым сталкиваются пациенты в ожидании донорской трансплантации. Среди самых обсуждаемых устройств для замены органов — бионическое сердце. На рынок поступило несколько проектов, но одним из наиболее многообещающих является устройство, которое перекачивает кровь по всему телу без пульса … придает ходячим мертвецам совершенно новый смысл.

Существует также совершенно новый класс имплантатов, предназначенных для улучшения работоспособности человека, а не просто для возвращения кого-то в здоровое состояние. Эти типы имплантатов мы рассмотрим в нашей Будущее эволюции человека серии.

Но что касается здоровья, последний тип имплантатов, который мы здесь упомянем, — это имплантаты следующего поколения, регулирующие здоровье. Думайте о них как о кардиостимуляторах, которые активно контролируют ваше тело, передают ваши биометрические данные приложению для здоровья на вашем телефоне, а когда оно обнаруживает начало болезни, выпускает лекарства или электрические токи, чтобы сбалансировать ваше тело.

Хотя это может звучать как научная фантастика, DARPA (передовое научно-исследовательское подразделение вооруженных сил США) уже работает над проектом под названием Электрикс, сокращение от «Электрические рецепты». Основанный на биологическом процессе, известном как нейромодуляция, этот крошечный имплантат будет контролировать периферическую нервную систему тела (нервы, которые соединяют тело с головным и спинным мозгом), и когда он обнаруживает дисбаланс, который может привести к болезни, он высвобождает электрические импульсы. импульсы, которые сбалансируют эту нервную систему, а также стимулируют тело к самоисцелению.

Нанотехнологии плавают в вашей крови

Нанотехнологии — это огромная тема, которая находит применение в самых разных областях и отраслях. По своей сути, это широкий термин для любой формы науки, техники и технологии, которая измеряет, манипулирует или включает материалы в масштабе от 1 до 100 нанометров. Изображение ниже даст вам представление о масштабах работы нанотехнологий.

В контексте здравоохранения нанотехнологии исследуются как инструмент, который может революционизировать здравоохранение, полностью заменив лекарства и большинство операций к концу 2030-х годов.

Иными словами, представьте, что вы можете взять лучшее медицинское оборудование и знания, необходимые для лечения болезни или хирургического вмешательства, и закодировать их в дозу физиологического раствора — дозу, которую можно хранить в шприце, отправлять куда угодно и вводить любому нуждающемуся. медицинской помощи. В случае успеха все, что мы обсуждали в последних двух главах этой серии статей, может стать устаревшим.

Идо Бачелет, ведущий исследователь хирургической наноробототехники, предвидит день, когда при небольшой операции врач просто вводит шприц, наполненный миллиардами запрограммированных нанороботов, в целевую область вашего тела.

Затем эти нанороботы будут распространяться по вашему телу в поисках поврежденных тканей. После обнаружения они будут использовать ферменты, чтобы отделить поврежденные клетки ткани от здоровой ткани. Затем здоровые клетки организма будут стимулироваться к избавлению от поврежденных клеток и к регенерации ткани вокруг полости, образовавшейся в результате удаления поврежденной ткани. Нанороботы могут даже нацеливаться на окружающие нервные клетки и подавлять их, чтобы приглушить болевые сигналы и уменьшить воспаление.

Используя этот процесс, эти наноботы также могут применяться для борьбы с различными формами рака, а также с различными вирусами и чужеродными бактериями, которые могут заразить ваше тело. И хотя этим нанороботам еще как минимум 15 лет до широкого медицинского применения, работа над этой технологией уже идет полным ходом. На инфографике ниже показано, как нанотехнологии однажды смогут изменить наши тела (через ActivistPost.com):

Регенеративная медицина

Используя общий термин, регенеративная медицинаВ этой области исследований используются методы тканевой инженерии и молекулярной биологии для восстановления функции больных или поврежденных тканей и органов. По сути, регенеративная медицина хочет использовать клетки вашего тела для самовосстановления, а не заменять или наращивать клетки вашего тела с помощью протезов и машин.

В каком-то смысле такой подход к исцелению гораздо более естественен, чем варианты Робокопа, описанные выше. Но, учитывая все протесты и этические опасения, которые мы видели за последние два десятилетия по поводу ГМО-продуктов, исследований стволовых клеток и совсем недавно клонирования человека и редактирования генома, справедливо сказать, что регенеративная медицина столкнется с серьезным сопротивлением.

Хотя легко отмахнуться от этих опасений, реальность такова, что общественность гораздо более глубоко и интуитивно понимает технологии, чем биологию. Помните, протезы существуют уже тысячелетия; возможность читать и редактировать геном стала возможной только с 2001 года. Вот почему многие люди скорее станут киборгами, чем будут возиться со своей «данной Богом» генетикой.

Вот почему, как общественная служба, мы надеемся, что приведенный ниже краткий обзор методов регенеративной медицины поможет снять клеймо с игры в Бога. В порядке от наименее спорного к большинству:

Стволовые клетки, меняющие форму

Вы, наверное, много слышали о стволовых клетках за последние несколько лет, часто не в лучшем свете. Но к 2025 году стволовые клетки будут использоваться для лечения различных физических состояний и травм.

Прежде чем мы объясним, как они будут использоваться, важно помнить, что стволовые клетки находятся в каждой части нашего тела, ожидая, когда их призовут в действие для восстановления поврежденной ткани. На самом деле, все 10 триллионов клеток, из которых состоит наше тело, произошли от этих первоначальных стволовых клеток из чрева вашей матери. По мере формирования вашего тела эти стволовые клетки специализировались на клетки мозга, клетки сердца, клетки кожи и т. д.

В наши дни ученые теперь могут превратить почти любую группу клеток в вашем теле обратно в эти исходные стволовые клетки. И это большое дело. Поскольку стволовые клетки способны трансформироваться в любую клетку вашего тела, их можно использовать для заживления практически любой раны.

Упрощенный пример Работа со стволовыми клетками предполагает, что врачи берут образцы кожи жертв ожогов, превращают их в стволовые клетки, выращивают новый слой кожи в чашке Петри, а затем используют эту недавно выращенную кожу для пересадки/замены обожженной кожи пациента. На более продвинутом уровне стволовые клетки в настоящее время проходят испытания в качестве средства для лечения вылечить болезнь сердца и даже излечить спинной мозг паралича нижних конечностей, позволяя им снова ходить.

Но одно из наиболее амбициозных применений этих стволовых клеток связано с недавно популяризированной технологией 3D-печати.

3D биопечать

3D-биопечать — это медицинское применение 3D-печати, при котором живые ткани печатаются слой за слоем. И вместо использования пластика и металлов, как в обычных 3D-принтерах, 3D-биопринтеры используют (как вы уже догадались) стволовые клетки в качестве строительного материала.

Общий процесс сбора и выращивания стволовых клеток такой же, как процесс, описанный в примере с пострадавшим от ожогов. Однако, как только будет выращено достаточное количество стволовых клеток, их можно будет загрузить в 3D-принтер для формирования любой органической 3D-формы, такой как замена кожи, ушей, костей, и, в частности, они также могут органы печати.

Эти напечатанные на 3D-принтере органы представляют собой передовую форму тканевой инженерии, которая представляет собой органическую альтернативу упомянутым ранее имплантатам искусственных органов. И, как и те искусственные органы, эти напечатанные органы однажды уменьшат нехватку донорских органов.

Тем не менее, эти печатные органы также представляют собой дополнительные преимущества для фармацевтической промышленности, поскольку эти печатные органы могут использоваться для более точных и дешевых испытаний лекарств и вакцин. И поскольку эти органы печатаются с использованием собственных стволовых клеток пациента, риск того, что иммунная система пациента отторгнет эти органы, резко снижается по сравнению с донорскими органами человека, животных и некоторыми механическими имплантатами.

В будущем, к 2040-м годам, передовые 3D-биопринтеры будут печатать целые конечности, которые можно будет снова прикрепить к культям людей с ампутированными конечностями, что сделает протезирование устаревшим.

Генная терапия

С помощью генной терапии наука начинает вмешиваться в природу. Это форма лечения, предназначенная для коррекции генетических нарушений.

Проще говоря, генная терапия включает в себя секвенирование вашего генома (ДНК); затем анализируют, чтобы найти дефектные гены, вызывающие заболевание; затем изменены/отредактированы, чтобы заменить эти дефекты здоровыми генами (в настоящее время используется инструмент CRISPR, описанный в предыдущей главе); а затем, наконец, повторно ввести эти теперь здоровые гены обратно в ваше тело, чтобы вылечить указанную болезнь.

После усовершенствования генную терапию можно будет использовать для лечения целого ряда заболеваний, таких как рак, СПИД, муковисцидоз, гемофилия, диабет, болезни сердца и даже некоторые физические недостатки, такие как глухота.

Генная инженерия

Применение генной инженерии в здравоохранении входит в настоящую серую зону. С технической точки зрения разработка стволовых клеток и генная терапия сами по себе являются формами генной инженерии, хотя и мягкими. Однако приложения генной инженерии, которые касаются большинства людей, включают клонирование человека и создание дизайнерских младенцев и сверхлюдей.

Эти темы мы оставим для нашей серии «Будущее эволюции человека». Но для целей этой главы есть одно применение генной инженерии, которое не вызывает таких споров… ну, если только вы не веган.

В настоящее время такие компании, как United Therapeutics, работают над генно-инженерные свиньи с органами, содержащими человеческие гены. Причина добавления этих человеческих генов состоит в том, чтобы избежать отторжения органов свиньи иммунной системой человека, в которого они имплантированы.

В случае успеха домашний скот можно выращивать в больших масштабах, чтобы обеспечить почти неограниченное количество замещающих органов для «ксенотрансплантации» от животного человеку. Это представляет собой альтернативу искусственным и напечатанным на 3D-принтере органам, описанным выше, с тем преимуществом, что они дешевле, чем искусственные органы, и технически более продвинуты, чем органы, напечатанные на 3D-принтере. Тем не менее, количество людей с этическими и религиозными причинами, выступающими против этой формы производства органов, вероятно, гарантирует, что эта технология никогда не станет по-настоящему массовой.

Больше никаких физических травм и инвалидности

Учитывая длинный список технологических и биологических методов очистки, который мы только что обсудили, вполне вероятно, что эпоха постоянный телесные повреждения и инвалидность прекратятся не позднее середины 2040-х годов.

И хотя конкуренция между этими диаметральными методами лечения никогда не исчезнет, в целом их коллективное воздействие станет настоящим достижением в области здравоохранения.

Конечно, это не вся история. К этому моменту в нашей серии «Будущее здоровья» были рассмотрены прогнозируемые планы по устранению болезней и физических травм, но как насчет нашего психического здоровья? В следующей главе мы обсудим, можем ли мы вылечить свой разум так же легко, как и свое тело.