Koniec trvalých fyzických zranení a postihnutí: Budúcnosť zdravia P4

Aby sme ukončili trvalé fyzické zranenia, naša spoločnosť sa musí rozhodnúť: Zahráme sa na Boha s našou ľudskou biológiou alebo sa staneme súčasťou stroja?

Doteraz sme sa v našej sérii Future of Health zamerali na budúcnosť liečiv a liečenie chorôb. A hoci choroba je najčastejším dôvodom, prečo využívame náš systém zdravotnej starostlivosti, menej časté dôvody môžu byť často tie najzávažnejšie.

Či už ste sa narodili s telesným postihnutím alebo ste utrpeli zranenie, ktoré dočasne alebo trvalo obmedzuje vašu pohyblivosť, možnosti zdravotnej starostlivosti, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii, sú často obmedzené. Jednoducho sme nemali nástroje na úplnú opravu škôd spôsobených chybnou genetikou alebo ťažkými zraneniami.

V polovici roku 2020 sa však tento status quo prevráti. Vďaka pokrokom v úprave genómu opísaným v predchádzajúcej kapitole, ako aj pokrokom v miniaturizovaných počítačoch a robotike sa éra trvalých fyzických nedostatkov skončí.

Človek ako stroj

Pokiaľ ide o fyzické zranenia, ktoré zahŕňajú stratu končatiny, ľudia majú prekvapivý komfort pri používaní strojov a nástrojov na opätovné získanie mobility. Najzrejmejší príklad, protetika, sa používa po tisícročia, bežne sa o nej hovorí v starovekej gréckej a rímskej literatúre. V roku 2000 archeológovia objavili 3,000 rokov starý, mumifikované pozostatky egyptskej šľachtičnej, ktorá nosila protetickú špičku vyrobenú z dreva a kože.

Vzhľadom na túto dlhú históriu využívania našej vynaliezavosti na obnovenie určitej úrovne fyzickej mobility a zdravia by nemalo byť prekvapením, že používanie moderných technológií na obnovenie plnej mobility je vítané bez najmenších protestov.

Inteligentná protetika

Ako už bolo spomenuté vyššie, aj keď je oblasť protetiky starodávna, vyvíja sa pomaly. Za posledných niekoľko desaťročí došlo k zlepšeniu ich pohodlia a realistického vzhľadu, ale až v poslednom desaťročí a pol došlo v tejto oblasti k skutočnému pokroku, pokiaľ ide o náklady, funkčnosť a použiteľnosť.

Napríklad tam, kde kedysi stála protéza na mieru až 100,000 XNUMX dolárov, ľudia teraz môžu použiť 3D tlačiarne na vytvorenie protetiky na mieru (v niektorých prípadoch) za menej ako 1,000 XNUMX USD.

Medzitým pre nositeľov protetických nôh, pre ktorých je ťažké prirodzene chodiť alebo liezť po schodoch, nových spoločností využívajú oblasť biomimikry na vytváranie protetík, ktoré poskytujú prirodzenejší zážitok z chôdze a behu a zároveň skracujú krivku učenia potrebnú na používanie týchto protetík.

Ďalším problémom s protetickými nohami je, že používatelia ich často považujú za bolestivé pri dlhodobom nosení, aj keď sú vyrobené na mieru. Je to preto, že protézy nesúce váhu nútia kožu a mäso okolo pahýľa rozdrviť medzi kosť a protetiku. Jednou z možností, ako tento problém obísť, je nainštalovať akýsi univerzálny konektor priamo do kosti po amputácii (podobne ako pri očných a zubných implantátoch). Týmto spôsobom môžu byť protetické nohy priamo „zaskrutkované do kosti“. Tým sa odstráni koža pri bolestiach mäsa a tiež to umožňuje amputovanému kúpiť si rad hromadne vyrábaných protetík, ktoré už nie je potrebné sériovo vyrábať.

Ale jednou z najzaujímavejších zmien, najmä pre ľudí po amputácii s protetickými ramenami alebo rukami, je použitie rýchlo sa rozvíjajúcej technológie nazývanej Brain-Computer Interface (BCI).

Bionický pohyb poháňaný mozgom

Prvýkrát diskutované v našom Budúcnosť počítačov séria, BCI zahŕňa použitie implantátu alebo zariadenia na skenovanie mozgu na sledovanie vašich mozgových vĺn a ich priradenie k príkazom na ovládanie čohokoľvek, čo je spustené počítačom.

V skutočnosti ste si to možno neuvedomili, ale začiatky BCI sa už začali. Amputovaní sú teraz testovanie robotických končatín riadené priamo mysľou, namiesto cez senzory pripevnené na pahýľ nositeľa. Rovnako sú na tom teraz ľudia s ťažkým zdravotným postihnutím (napríklad kvadruplegici). pomocou BCI na riadenie svojich motorizovaných invalidných vozíkov a manipulovať s robotickými ramenami. Do polovice roku 2020 sa BCI stane štandardom pri pomoci osobám po amputácii a osobám so zdravotným postihnutím viesť nezávislejší život. A začiatkom 2030. rokov XNUMX. storočia bude BCI dostatočne pokročilá na to, aby umožnila ľuďom s poraneniami chrbtice opäť chodiť prenášaním svojich myšlienkových príkazov na chôdzu do spodnej časti trupu cez spinálny implantát.

Samozrejme, výroba inteligentnej protetiky nie je všetko, na čo budú budúce implantáty slúžiť.

Inteligentné implantáty

V súčasnosti sa testujú implantáty, ktoré nahradia celé orgány, s dlhodobým cieľom eliminovať čakacie doby, ktorým pacienti čelia pri čakaní na transplantáciu darcu. Medzi najviac diskutované zariadenia na výmenu orgánov patrí bionické srdce. Na trh vstúpilo niekoľko návrhov, ale medzi najsľubnejšie patrí a zariadenie, ktoré pumpuje krv po tele bez pulzu ... dáva chodiacim mŕtvym úplne nový význam.

Existuje tiež úplne nová trieda implantátov navrhnutých na zlepšenie ľudského výkonu namiesto jednoduchého návratu niekoho do zdravého stavu. Tieto typy implantátov budeme pokrývať v našom Budúcnosť ľudskej evolúcie série.

Ale čo sa týka zdravia, posledným typom implantátu, ktorý tu spomenieme, sú implantáty novej generácie, ktoré regulujú zdravie. Predstavte si ich ako kardiostimulátory, ktoré aktívne monitorujú vaše telo, zdieľajú vaše biometrické údaje so zdravou aplikáciou vo vašom telefóne a keď zacíti nástup choroby, uvoľnia lieky alebo elektrické prúdy, aby obnovili rovnováhu vášho tela.  

Aj keď to môže znieť ako sci-fi, DARPA (pokročilá výskumná skupina americkej armády) už pracuje na projekte s názvom ElectRx, skratka pre Electrical Prescriptions. Na základe biologického procesu známeho ako neuromodulácia bude tento drobný implantát monitorovať periférny nervový systém tela (nervy, ktoré spájajú telo s mozgom a miechou), a keď zistí nerovnováhu, ktorá môže viesť k chorobe, uvoľní elektrické impulzy, ktoré vyrovnajú tento nervový systém a zároveň stimulujú telo k samoliečbe.

Nanotechnológia prepláva vašou krvou

Nanotechnológia je obrovská téma, ktorá má uplatnenie v širokej škále oblastí a odvetví. Vo svojom jadre je to široký pojem pre akúkoľvek formu vedy, inžinierstva a technológie, ktorá meria, manipuluje alebo zahŕňa materiály v mierke 1 až 100 nanometrov. Obrázok nižšie vám poskytne predstavu o rozsahu, v ktorom nanotechnológia funguje.

V kontexte zdravia sa nanotechnológia skúma ako nástroj, ktorý by mohol spôsobiť revolúciu v zdravotníctve tým, že úplne nahradí lieky a väčšinu operácií do konca 2030. rokov XNUMX. storočia.  

Inak povedané, predstavte si, že by ste mohli vziať to najlepšie lekárske vybavenie a znalosti potrebné na liečbu choroby alebo vykonanie operácie a zakódovať ich do dávky fyziologického roztoku – dávky, ktorú možno uložiť do injekčnej striekačky, poslať kamkoľvek a podať injekciu komukoľvek v núdzi. lekárskej starostlivosti. Ak bude úspešný, všetko, o čom sme hovorili v posledných dvoch kapitolách tejto série, by mohlo byť zastarané.

Ido Bachelet, popredný výskumník v oblasti chirurgickej nanorobotiky, predvída deň, keď malý chirurgický zákrok znamená, že lekár vpichne injekčnú striekačku naplnenú miliardami predprogramovaných nanobotov do cieľovej oblasti vášho tela.

Tieto nanoboty by sa potom rozšírili do vášho tela a hľadali poškodené tkanivo. Po nájdení by potom použili enzýmy na odrezanie poškodených tkanivových buniek od zdravého tkaniva. Zdravé bunky tela by potom boli stimulované k likvidácii poškodených buniek a regenerácii tkaniva okolo dutiny vytvorenej odstránením poškodeného tkaniva. Nanoboty by mohli dokonca zacieliť a potlačiť okolité nervové bunky, aby utlmili signály bolesti a znížili zápal.

Pomocou tohto procesu môžu byť tieto nanoboty aplikované aj na napadnutie rôznych foriem rakoviny, ako aj rôznych vírusov a cudzích baktérií, ktoré môžu infikovať vaše telo. A hoci sú tieto nanoboty ešte najmenej 15 rokov od rozsiahleho medicínskeho prijatia, práca na tejto technológii už veľmi prebieha. Nižšie uvedená infografika načrtáva, ako by nanotechnológia mohla jedného dňa prebudovať naše telá (cez ActivistPost.com):

Regeneratívna medicína

Pomocou zastrešujúceho výrazu regeneratívna medicína, toto odvetvie výskumu využíva techniky v oblasti tkanivového inžinierstva a molekulárnej biológie na obnovenie funkcie chorých alebo poškodených tkanív a orgánov. Regeneračná medicína chce v podstate použiť bunky vášho tela na opravu, namiesto toho, aby nahrádzala alebo rozširovala bunky vášho tela protetikami a strojmi.

Svojím spôsobom je tento prístup k liečeniu oveľa prirodzenejší ako možnosti Robocop opísané vyššie. Ale vzhľadom na všetky protesty a etické obavy, ktoré sme za posledné dve desaťročia zaznamenali v súvislosti s GMO potravinami, výskumom kmeňových buniek a najnovšie klonovaním ľudí a úpravou genómu, je fér povedať, že regeneratívna medicína narazí na silnú opozíciu.   

Aj keď je ľahké tieto obavy priamo zamietnuť, skutočnosťou je, že verejnosť má oveľa dôvernejšie a intuitívnejšie chápanie technológie ako biológie. Pamätajte, že protetika existuje už tisícročia; schopnosť čítať a upravovať genóm je možná len od roku 2001. Preto by sa mnohí ľudia radšej stali kyborgmi, než aby sa hrali so svojou „bohom danou“ genetikou.

Preto ako verejná služba dúfame, že krátky prehľad techník regeneratívnej medicíny nižšie pomôže odstrániť stigmu okolo hry na Boha. V poradí, čo je pre väčšinu najmenej kontroverzné:

Kmeňové bunky na zmenu tvaru

O kmeňových bunkách ste za posledných pár rokov pravdepodobne počuli veľa, často nie v najlepšom svetle. Ale do roku 2025 sa budú kmeňové bunky používať na liečenie rôznych fyzických stavov a zranení.

Predtým, ako vysvetlíme, ako sa budú používať, je dôležité si uvedomiť, že kmeňové bunky sa nachádzajú v každej časti nášho tela a čakajú na to, kým budú povolané do akcie na opravu poškodeného tkaniva. V skutočnosti všetkých 10 biliónov buniek, ktoré tvoria naše telo, pochádza z týchto počiatočných kmeňových buniek z lona vašej matky. Keď sa vaše telo formovalo, tieto kmeňové bunky sa špecializovali na mozgové bunky, srdcové bunky, kožné bunky atď.

V súčasnosti sú vedci schopní zmeniť takmer akúkoľvek skupinu buniek vo vašom tele späť do tých pôvodných kmeňových buniek. A to je veľká vec. Keďže kmeňové bunky sú schopné premeniť sa na akúkoľvek bunku vo vašom tele, môžu byť použité na liečenie takmer akejkoľvek rany.

Zjednodušené příklad Pri práci s kmeňovými bunkami lekári odoberajú vzorky kože obetí popálenín, premieňajú ich na kmeňové bunky, pestujú novú vrstvu kože v Petriho miske a potom túto novovyrastenú kožu používajú na štepenie/nahradenie spálenej kože pacienta. Na pokročilejšej úrovni sa v súčasnosti testujú kmeňové bunky ako liečba liečiť srdcové choroby a dokonca aj liečiť miechy paraplegikov, čo im umožní opäť chodiť.

Ale jedno z najambicióznejších použití týchto kmeňových buniek využíva novo popularizovanú technológiu 3D tlače.

3D biotlač

3D bioprinting je medicínska aplikácia 3D tlače, pri ktorej sa živé tkanivá tlačia vrstva po vrstve. A namiesto použitia plastov a kovov ako bežné 3D tlačiarne, 3D biotlačiarne používajú (uhádli ste správne) kmeňové bunky ako stavebný materiál.

Celkový proces zberu a pestovania kmeňových buniek je rovnaký ako proces načrtnutý pre príklad obete popálenia. Akonáhle však vyrastie dostatok kmeňových buniek, môžu sa vložiť do 3D tlačiarne, aby vytvorili takmer akýkoľvek 3D organický tvar, ako je náhradná koža, uši, kosti, a najmä môžu tiež tlačové orgány.

Tieto 3D tlačené orgány sú pokročilou formou tkanivového inžinierstva, ktoré predstavuje organickú alternatívu k umelým orgánovým implantátom spomínaným vyššie. A ako tie umelé orgány, aj tieto tlačené orgány jedného dňa znížia nedostatok darcovstva orgánov.

To znamená, že tieto tlačené orgány predstavujú aj ďalšiu výhodu pre farmaceutický priemysel, pretože tieto tlačené orgány možno použiť na presnejšie a lacnejšie testy liekov a vakcín. A keďže sú tieto orgány vytlačené pomocou vlastných kmeňových buniek pacienta, riziko, že imunitný systém pacienta odmietne tieto orgány, drasticky klesá v porovnaní s darovanými orgánmi od ľudí, zvierat a určitých mechanických implantátov.

Ďalej v budúcnosti, do 2040. rokov 3. storočia, budú pokročilé XNUMXD biotlačiarne tlačiť celé končatiny, ktoré sa dajú znova pripojiť k pahýľu amputovaných, čím sa protetika stane zastaranou.

Génová terapia

S génovou terapiou začína veda zasahovať do prírody. Toto je forma liečby určená na nápravu genetických porúch.

Jednoducho povedané, génová terapia zahŕňa sekvenovanie vášho genómu (DNA); potom sa analyzujú, aby sa našli chybné gény, ktoré spôsobujú ochorenie; potom pozmenené/upravené tak, aby nahradili tieto defekty zdravými génmi (v súčasnosti pomocou nástroja CRISPR vysvetleného v predchádzajúcej kapitole); a potom konečne znovu zaveďte tieto teraz zdravé gény späť do svojho tela, aby ste vyliečili uvedenú chorobu.

Po zdokonalení by sa génová terapia dala použiť na liečbu rôznych chorôb, ako je rakovina, AIDS, cystická fibróza, hemofília, cukrovka, srdcové choroby, dokonca aj vybrané telesné postihnutia ako napr. hluchota.

Genetické inžinierstvo

Zdravotnícke aplikácie genetického inžinierstva vstupujú do skutočne šedej zóny. Technicky povedané, vývoj kmeňových buniek a génová terapia sú samy osebe formou genetického inžinierstva, aj keď miernou. Avšak aplikácie genetického inžinierstva, ktoré sa týkajú väčšiny ľudí, zahŕňajú klonovanie ľudí a inžinierstvo dizajnérskych detí a nadľudí.

Tieto témy prenecháme našej sérii Future of Human Evolution. Ale na účely tejto kapitoly existuje jedna aplikácia genetického inžinierstva, ktorá nie je taká kontroverzná... teda, pokiaľ nie ste vegán.

V súčasnosti pracujú spoločnosti ako United Therapeutics geneticky inžinierske ošípané s orgánmi, ktoré obsahujú ľudské gény. Dôvodom pridania týchto ľudských génov je zabrániť tomu, aby tieto prasacie orgány boli odmietnuté imunitným systémom človeka, do ktorého sú implantované.

Akonáhle budú úspešné, dobytok možno pestovať vo veľkom meradle, aby bolo možné dodať takmer neobmedzené množstvo náhradných orgánov pre „xenotransplantáciu“ zo zvieraťa na človeka. To predstavuje alternatívu k umelým a 3D tlačeným orgánom vyššie, s výhodou lacnejšie ako umelé orgány a technicky ďalej ako 3D tlačené orgány. To znamená, že počet ľudí s etickými a náboženskými dôvodmi nesúhlasiť s touto formou výroby orgánov pravdepodobne zabezpečí, že táto technológia sa nikdy nestane skutočným mainstreamom.

Už žiadne fyzické zranenia a postihnutia

Vzhľadom na zoznam metód technologického vs. biologického spracovania, o ktorom sme práve hovorili, je pravdepodobné, že éra stály fyzické zranenia a postihnutia sa skončia najneskôr v polovici 2040. rokov XNUMX. storočia.

A hoci konkurencia medzi týmito diametrálnymi liečebnými metódami nikdy skutočne nezmizne, ich spoločný vplyv bude predstavovať skutočný úspech v oblasti zdravotnej starostlivosti.

Samozrejme, toto nie je celý príbeh. V tomto bode naša séria Budúcnosť zdravia preskúmala predpokladané plány na odstránenie chorôb a fyzických zranení, ale čo naše duševné zdravie? V ďalšej kapitole si povieme, či dokážeme vyliečiť svoju myseľ rovnako ľahko ako naše telo.

Séria Budúcnosť zdravia

Zdravotníctvo sa blíži k revolúcii: Budúcnosť zdravia P1

Zajtrajšie pandémie a super drogy skonštruované na boj proti nim: Budúcnosť zdravia P2

Precízna zdravotná starostlivosť zasahuje do vášho genómu: Budúcnosť zdravia P3

Pochopenie mozgu na vymazanie duševných chorôb: Budúcnosť zdravia P5

Zažitie systému zdravotnej starostlivosti zajtrajška: Budúcnosť zdravia P6

Zodpovednosť za svoje kvantifikované zdravie: Budúcnosť zdravia P7