Quantumrun

BILDKREDIT: Quantumrun

Slut på bestående fysiska skador och funktionshinder: Future of Health P4

David Tal, Förläggare, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tis, 09 / 15 / 2020 - 05: 38

För att få slut på permanenta, fysiska skador måste vårt samhälle göra ett val: Leker vi Gud med vår mänskliga biologi eller blir vi en del av maskin?

Hittills i vår Future of Health-serie har vi fokuserat på framtiden för läkemedel och botande av sjukdomar. Och även om sjukdom är den vanligaste orsaken till att vi använder vår sjukvård, kan de mindre vanliga orsakerna ofta vara de mest allvarliga.

Oavsett om du föddes med ett fysiskt handikapp eller lider av en skada som tillfälligt eller permanent begränsar din rörlighet, är de vårdalternativ som för närvarande finns för att behandla dig ofta begränsade. Vi har helt enkelt inte haft verktygen för att till fullo reparera skadorna som orsakats av felaktig genetik eller allvarliga skador.

Men i mitten av 2020-talet kommer detta status quo att vändas på huvudet. Tack vare framsteg inom genomredigering som beskrevs i föregående kapitel, såväl som framsteg inom miniatyriserade datorer och robotik, kommer eran av permanenta fysiska sjukdomar att ta slut.

Människan som maskin

När det kommer till fysiska skador som involverar förlust av en lem, har människor en överraskande komfort med att använda maskiner och verktyg för att återfå rörligheten. Det mest uppenbara exemplet, proteser, har använts i årtusenden, vilket ofta refereras till i antik grekisk och romersk litteratur. År 2000 upptäckte arkeologer den 3,000 XNUMX år gamla, mumifierade rester av en egyptisk adelsdam som bar en tåprotes av trä och läder.

Med tanke på denna långa historia av att använda vår uppfinningsrikedom för att återställa en viss nivå av fysisk rörlighet och hälsa, borde det inte komma som en överraskning att användning av modern teknik för att återställa full rörlighet välkomnas utan minsta protest.

Smarta proteser

Som nämnts ovan, medan området för protetik är gammalt, har det också gått långsamt att utvecklas. De senaste decennierna har sett förbättringar i deras komfort och verklighetstrogna utseende, men det är först under det senaste och ett halvt decenniet som verkliga framsteg har gjorts på området när det gäller kostnader, funktionalitet och användbarhet.

Till exempel, där det en gång skulle kosta upp till $100,000 XNUMX för en anpassad protes, kan människor nu använda 3D-skrivare för att bygga skräddarsydda proteser (i vissa fall) för mindre än 1,000 XNUMX USD.

Under tiden, för bärare av benproteser som har svårt att gå eller klättra i trappor naturligt, nya företag använder fältet biomimik för att bygga proteser som ger både en mer naturlig gång- och löpupplevelse, samtidigt som de minskar inlärningskurvan som behövs för att använda dessa proteser.

Ett annat problem med benproteser är att användarna ofta tycker att de är smärtsamma att bära under längre perioder, även om de är specialbyggda. Det beror på att viktbärande proteser tvingar den amputerades hud och kött runt stubben att krossas mellan ben och protes. Ett alternativ för att komma runt det här problemet är att installera en sorts universell kontakt direkt i den amputerades ben (liknande ögon- och tandimplantat). På så sätt kan benproteser "skruvas fast i benet". Detta tar bort huden på köttsmärta och gör det också möjligt för den amputerade att köpa en rad massproducerade proteser som inte längre behöver masstillverkas.

Men en av de mest spännande förändringarna, särskilt för amputerade med proteser i armar eller händer, är användningen av en snabbutvecklande teknologi som kallas Brain-Computer Interface (BCI).

Hjärndriven bionisk rörelse

Först diskuterades i vår Datorernas framtid serie, innebär BCI att använda ett implantat eller en hjärnskanningsenhet för att övervaka dina hjärnvågor och associera dem med kommandon för att styra allt som drivs av en dator.

I själva verket kanske du inte har insett det, men början av BCI har redan börjat. Amputerade är nu testa robotiska lemmar styrs direkt av sinnet, istället för genom sensorer fästa på bärarens stubbe. Likaså personer med svåra funktionsnedsättningar (som quadriplegics) är nu använder BCI för att styra sina motoriserade rullstolar och manipulera robotarmar. I mitten av 2020-talet kommer BCI att bli standarden för att hjälpa amputerade och personer med funktionsnedsättning att leva mer självständiga liv. Och i början av 2030-talet kommer BCI att bli tillräckligt avancerad för att göra det möjligt för personer med ryggradsskador att gå igen genom att förmedla sina gående tankekommandon till sin nedre bål genom en spinal implantat.

Att göra smarta proteser är naturligtvis inte allt som framtida implantat kommer att användas till.

Smarta implantat

Implantat testas nu för att ersätta hela organ, med det långsiktiga målet att eliminera de väntetider som patienter står inför när de väntar på en donatortransplantation. Bland de mest omtalade organersättningsanordningarna är det bioniska hjärtat. Flera mönster har kommit in på marknaden, men bland de mest lovande är en enhet som pumpar blod runt i kroppen utan puls … ger en helt ny mening åt de gående döda.

Det finns också en helt ny klass av implantat som är utformade för att förbättra mänsklig prestation, istället för att bara återställa någon till ett friskt tillstånd. Dessa typer av implantat kommer vi att täcka i vår Den mänskliga evolutionens framtid serien.

Men när det gäller hälsa är den sista implantattypen vi kommer att nämna här nästa generations, hälsoreglerande implantat. Tänk på dessa som pacemakers som aktivt övervakar din kropp, delar din biometri med en hälsoapp på din telefon och när den känner av att sjukdomen börjar släpper ut mediciner eller elektriska strömmar för att balansera din kropp.

Även om detta kan låta som Sci-Fi, arbetar DARPA (den amerikanska militärens avancerade forskningsarm) redan på ett projekt som heter ElectRx, förkortning för Electrical Prescriptions. Baserat på den biologiska processen som kallas neuromodulation, kommer detta lilla implantat att övervaka kroppens perifera nervsystem (nerverna som förbinder kroppen med hjärnan och ryggmärgen), och när det upptäcker en obalans som kan leda till sjukdom, kommer det att frigöra elektriska impulser som kommer att balansera detta nervsystem samt stimulera kroppen att läka sig själv.

Nanoteknik simmar genom ditt blod

Nanoteknik är ett stort ämne som har tillämpningar inom en mängd olika områden och branscher. I grunden är det en bred term för alla former av vetenskap, ingenjörskonst och teknik som mäter, manipulerar eller införlivar material i en skala från 1 och 100 nanometer. Bilden nedan ger dig en känsla av omfattningen av nanotekniken.

I hälsosammanhang utreds nanoteknik som ett verktyg som skulle kunna revolutionera sjukvården genom att helt ersätta läkemedel och de flesta operationer i slutet av 2030-talet.

Med andra ord, föreställ dig att du kan ta den bästa medicinska utrustningen och kunskapen som behövs för att behandla en sjukdom eller utföra operation och koda in den i en dos saltlösning – en dos som kan förvaras i en spruta, skickas var som helst och injiceras i alla som behöver av sjukvården. Om det lyckas kan det göra allt vi diskuterade i de två sista kapitlen i den här serien föråldrat.

Ido Bachelet, en ledande forskare inom kirurgisk nanorobotik, envisions en dag då en mindre operation helt enkelt innebär att en läkare injicerar en spruta fylld med miljarder förprogrammerade nanobotar i en riktad del av din kropp.

Dessa nanobotar spred sig sedan ut genom din kropp och letade efter skadad vävnad. När de hittats skulle de sedan använda enzymer för att skära bort de skadade vävnadscellerna från den friska vävnaden. Kroppens friska celler skulle då stimuleras att både göra sig av med de skadade cellerna och regenerera vävnaden runt håligheten som skapats av avlägsnandet av den skadade vävnaden. Nanobotarna kunde till och med rikta in sig på och undertrycka omgivande nervceller för att dämpa smärtsignaler och minska inflammation.

Med denna process kan dessa nanobotar också användas för att attackera olika former av cancer, såväl som olika virus och främmande bakterier som kan infektera din kropp. Och även om dessa nanobotar fortfarande är minst 15 år borta från utbredd medicinsk adoption, är arbetet med denna teknik redan i full gång. Infografiken nedan beskriver hur nanotech en dag skulle kunna omkonstruera våra kroppar (via ActivistPost.com):

Regenerativ medicin

Med hjälp av paraplytermen, regenerativ medicin, denna forskningsgren använder tekniker inom vävnadsteknik och molekylärbiologi för att återställa funktionen hos sjuka eller skadade vävnader och organ. I grund och botten vill regenerativ medicin använda din kropps celler för att reparera sig själva, istället för att ersätta eller förstärka din kropps celler med proteser och maskiner.

På ett sätt är detta tillvägagångssätt för healing mycket mer naturligt än Robocop-alternativen som beskrivs ovan. Men med tanke på alla protester och etiska farhågor vi sett de senaste två decennierna över GMO-mat, stamcellsforskning och nu senast mänsklig kloning och genomredigering, är det rättvist att säga att regenerativ medicin kommer att stöta på en del hård opposition.

Även om det är lätt att avfärda dessa farhågor direkt, är verkligheten att allmänheten har en mycket mer intim och intuitiv förståelse för teknik än vad den har biologi. Kom ihåg att proteser har funnits i årtusenden; att kunna läsa och redigera arvsmassan har bara varit möjligt sedan 2001. Det är därför många människor hellre vill bli cyborgs än att få sin "gudgivna" genetik att mixtra med.

Det är därför vi, som en offentlig tjänst, hoppas att den korta översikten av tekniker för regenerativ medicin nedan kommer att hjälpa till att ta bort stigmat kring att leka Gud. I ordningen minst kontroversiellt för de flesta:

Formskiftande stamceller

Du har säkert hört mycket om stamceller under de senaste åren, ofta inte i det bästa ljuset. Men år 2025 kommer stamceller att användas för att läka en mängd olika fysiska tillstånd och skador.

Innan vi förklarar hur de kommer att användas, är det viktigt att komma ihåg att stamceller finns i alla delar av vår kropp och väntar på att bli kallade till handling för att reparera skadad vävnad. Faktum är att alla de 10 biljoner celler som utgör vår kropp härstammar från de ursprungliga stamcellerna inifrån din mammas livmoder. När din kropp bildades specialiserade dessa stamceller sig på hjärnceller, hjärtceller, hudceller etc.

Nuförtiden kan forskare nu vända nästan vilken grupp av celler som helst i din kropp tillbaka till de ursprungliga stamcellerna. Och det är en stor sak. Eftersom stamceller kan omvandlas till vilken cell som helst i din kropp, kan de användas för att läka nästan alla sår.

En förenklad exempel av stamceller på jobbet innebär att läkare tar hudprover på brännskadade, förvandlar dem till stamceller, odlar ett nytt lager hud i en petriskål och sedan använder den nyvuxna huden för att transplantera/ersätta den brända huden på patienten. På en mer avancerad nivå testas just nu stamceller som behandling för bota hjärtsjukdomar och även läka ryggmärgen hos paraplegikerså att de kan gå igen.

Men en av de mer ambitiösa användningarna av dessa stamceller använder sig av nyligen populär 3D-utskriftsteknik.

3D -biotryck

3D-bioprinting är den medicinska tillämpningen av 3D-utskrift där levande vävnader skrivs ut lager för lager. Och istället för att använda plast och metaller som vanliga 3D-skrivare, använder 3D-bioskrivare (du gissade rätt) stamceller som byggmaterial.

Den övergripande processen för att samla in och odla stamcellerna är densamma som den process som beskrivs för exemplet med brännskada. Men när tillräckligt många stamceller har odlats kan de matas in i 3D-skrivaren för att bilda nästan vilken 3D-organisk form som helst, som ersättningshud, öron, ben, och i synnerhet kan de också trycka organ.

Dessa 3D-tryckta organ är en avancerad form av vävnadsteknik som representerar det organiska alternativet till de konstgjorda organimplantat som nämnts tidigare. Och precis som de konstgjorda organen kommer dessa tryckta organ en dag att minska bristen på organdonationer.

Som sagt, dessa tryckta organ utgör också en ytterligare fördel för läkemedelsindustrin, eftersom dessa tryckta organ kan användas för mer exakta och billigare läkemedels- och vaccinprövningar. Och eftersom dessa organ är tryckta med hjälp av patientens egna stamceller, minskar risken för att patientens immunsystem stöter bort dessa organ drastiskt jämfört med donerade organ från människor, djur och vissa mekaniska implantat.

Längre in i framtiden, på 2040-talet, kommer avancerade 3D-bioskrivare att skriva ut hela lemmar som kan sättas fast på stubben på amputerade, och därmed göra proteser föråldrade.

Genterapi

Med genterapi börjar vetenskapen manipulera naturen. Detta är en behandlingsform utformad för att korrigera genetiska störningar.

Enkelt förklarat innebär genterapi att ditt genom (DNA) sekvenseras; analyseras sedan för att hitta defekta gener som orsakar en sjukdom; sedan ändrad/redigerad för att ersätta dessa defekter med friska gener (numera med hjälp av CRISPR-verktyget som förklaras i föregående kapitel); och sedan äntligen återinföra de nu friska generna tillbaka i din kropp för att bota nämnda sjukdom.

När den väl är fulländad kan genterapi användas för att bota en rad sjukdomar, som cancer, AIDS, cystisk fibros, blödarsjuka, diabetes, hjärtsjukdomar, till och med vissa fysiska funktionshinder som dövhet.

Genteknik

Sjukvårdstillämpningarna inom genteknik går in i en sann gråzon. Tekniskt sett är stamcellsutveckling och genterapi i sig själva former av genteknik, om än milda. Men tillämpningarna av genteknik som berör de flesta människor involverar mänsklig kloning och ingenjörskonst av designade bebisar och övermänniskor.

Dessa ämnen lämnar vi till vår Future of Human Evolution-serie. Men för detta kapitels syften finns det en genteknikapplikation som inte är lika kontroversiell ... ja, om du inte är vegan.

För närvarande arbetar företag som United Therapeutics för att genmanipulerade grisar med organ som innehåller mänskliga gener. Anledningen till att man lägger till dessa mänskliga gener är att undvika att dessa grisorgan stöts bort av immunsystemet hos människan de implanteras i.

När den väl har lyckats kan boskap odlas i stor skala för att leverera en nästan obegränsad mängd ersättningsorgan för djur-till-människa "xeno-transplantation". Detta representerar ett alternativ till de konstgjorda och 3D-printade organen ovan, med fördelen att de är billigare än konstgjorda organ och längre tekniskt än 3D-printade organ. Som sagt, antalet personer med etiska och religiösa skäl att motsätta sig denna form av organtillverkning kommer sannolikt att säkerställa att denna teknik aldrig blir riktigt mainstream.

Inga fler fysiska skador och funktionsnedsättningar

Med tanke på tvättlistan över tekniska kontra biologiska behandlingsmetoder som vi just har diskuterat, är det troligt att eran av permanenta fysiska skador och funktionsnedsättningar kommer att upphöra senast i mitten av 2040-talet.

Och även om konkurrensen mellan dessa diametrala behandlingsmetoder aldrig riktigt kommer att försvinna, i stort sett kommer deras kollektiva inverkan att representera en verklig prestation inom mänsklig hälsovård.

Naturligtvis är detta inte hela historien. Vid det här laget har vår Future of Health-serie utforskat de prognostiserade planerna för att eliminera sjukdomar och fysiska skador, men hur är det med vår mentala hälsa? I nästa kapitel kommer vi att diskutera om vi kan bota våra sinnen lika lätt som våra kroppar.