lượng tử

TÍN DỤNG HÌNH ẢNH: lượng tử

Chấm dứt thương tật và tàn tật vĩnh viễn: Tương lai của Sức khỏe P4

David Tal, Nhà xuất bản, Người theo chủ nghĩa vị lai
@DavidTalWrites
LinkedIn

Thứ Ba, 09/15/2020 - 05:38

Để chấm dứt những tổn thương vĩnh viễn về thể chất, xã hội của chúng ta phải đưa ra lựa chọn: Chúng ta đóng vai Chúa với sinh học con người của chúng ta hay chúng ta trở thành một bộ phận máy móc?

Cho đến nay trong loạt bài Tương lai của Sức khỏe, chúng tôi đã tập trung vào tương lai của dược phẩm và chữa bệnh. Và trong khi bệnh tật là lý do phổ biến nhất mà chúng ta sử dụng hệ thống chăm sóc sức khỏe của mình, thì những lý do ít phổ biến hơn lại có thể là nguyên nhân nghiêm trọng nhất.

Cho dù bạn sinh ra đã bị khuyết tật về thể chất hoặc bị chấn thương làm hạn chế khả năng vận động tạm thời hoặc vĩnh viễn, các lựa chọn chăm sóc sức khỏe hiện có để điều trị cho bạn thường bị hạn chế. Chỉ là chúng ta chưa có các công cụ để sửa chữa hoàn toàn các thiệt hại do di truyền bị lỗi hoặc chấn thương nặng gây ra.

Nhưng đến giữa những năm 2020, hiện trạng này sẽ bị lật tẩy. Nhờ những tiến bộ trong chỉnh sửa bộ gen được mô tả trong chương trước, cũng như những tiến bộ trong máy tính thu nhỏ và người máy, kỷ nguyên bệnh tật vĩnh viễn sẽ kết thúc.

Con người như một cỗ máy

Khi nói đến chấn thương thể chất liên quan đến việc mất một chi, con người có được sự thoải mái đáng ngạc nhiên khi sử dụng máy móc và công cụ để lấy lại khả năng vận động. Ví dụ rõ ràng nhất, chân tay giả, đã được sử dụng trong nhiều thiên niên kỷ, thường được đề cập đến trong văn học Hy Lạp và La Mã cổ đại. Vào năm 2000, các nhà khảo cổ học đã phát hiện ra vật thể 3,000 năm tuổi, xác ướp của một nữ quý tộc Ai Cập mang một ngón chân giả làm bằng gỗ và da.

Với lịch sử lâu đời của việc sử dụng sự khéo léo của chúng ta để khôi phục mức độ vận động thể chất và sức khỏe nhất định, không có gì ngạc nhiên khi việc sử dụng công nghệ hiện đại để khôi phục khả năng vận động hoàn toàn đang được hoan nghênh mà không có một chút phản đối nào.

Chân tay giả thông minh

Như đã đề cập ở trên, trong khi lĩnh vực chân tay giả là cổ xưa, nó cũng chậm phát triển. Vài thập kỷ qua đã chứng kiến những cải tiến về sự thoải mái và vẻ ngoài giống như thật của chúng, nhưng chỉ trong thập kỷ rưỡi qua, tiến bộ thực sự đã được thực hiện trong lĩnh vực này vì nó liên quan đến chi phí, chức năng và khả năng sử dụng.

Ví dụ: nơi mà trước đây chi phí lên tới 100,000 đô la cho một bộ phận giả tùy chỉnh, thì bây giờ mọi người có thể sử dụng máy in 3D để chế tạo các bộ phận giả tùy chỉnh (trong một số trường hợp) với giá dưới 1,000 đô la.

Trong khi đó, đối với những người đeo chân giả cảm thấy khó khăn khi đi lại hoặc leo cầu thang một cách tự nhiên, công ty mới đang sử dụng lĩnh vực mô phỏng sinh học để chế tạo các bộ phận giả mang lại trải nghiệm đi bộ và chạy tự nhiên hơn, đồng thời cắt giảm đường cong học tập cần thiết để sử dụng các bộ phận giả này.

Một vấn đề khác với chân giả là người dùng thường cảm thấy đau đớn khi đeo trong thời gian dài, ngay cả khi chúng được chế tạo tùy chỉnh. Đó là bởi vì các bộ phận giả chịu trọng lượng buộc da và thịt của người cụt tay xung quanh gốc cây của họ bị nghiền nát giữa xương và chân tay giả. Một lựa chọn để giải quyết vấn đề này là lắp một loại đầu nối đa năng trực tiếp vào xương của người cụt (tương tự như cấy ghép mắt và nha khoa). Bằng cách đó, chân giả có thể được “bắt vít trực tiếp vào xương”. Điều này giúp loại bỏ vết đau trên da thịt và cũng cho phép người bị cụt tay mua một loạt các bộ phận giả được sản xuất hàng loạt mà không cần phải sản xuất hàng loạt nữa.

Nhưng một trong những thay đổi thú vị nhất, đặc biệt đối với những người bị cụt tay hoặc bàn tay giả, là việc sử dụng một công nghệ đang phát triển nhanh gọi là Brain-Computer Interface (BCI).

Chuyển động sinh học hỗ trợ não

Lần đầu tiên được thảo luận trong Tương lai của máy tính loạt, BCI liên quan đến việc sử dụng thiết bị cấy ghép hoặc thiết bị quét não để theo dõi sóng não của bạn và liên kết chúng với các lệnh để điều khiển bất kỳ thứ gì được chạy bởi máy tính.

Trên thực tế, bạn có thể không nhận ra, nhưng sự khởi đầu của BCI đã bắt đầu. Người bị cụt bây giờ là thử nghiệm chân tay robot được điều khiển trực tiếp bằng tâm trí, thay vì thông qua các cảm biến gắn vào gốc cây của người đeo. Tương tự như vậy, những người bị khuyết tật nặng (chẳng hạn như liệt tứ chi) hiện đang sử dụng BCI để lái xe lăn có động cơ của họ và điều khiển các cánh tay robot. Vào giữa những năm 2020, BCI sẽ trở thành tiêu chuẩn trong việc giúp đỡ những người bị cụt và khuyết tật có cuộc sống độc lập hơn. Và vào đầu những năm 2030, BCI sẽ trở nên đủ tiên tiến để cho phép những người bị chấn thương cột sống có thể đi bộ trở lại bằng cách chuyển tiếp lệnh suy nghĩ đi bộ của họ đến phần thân dưới của họ thông qua cấy ghép cột sống.

Tất nhiên, việc chế tạo các bộ phận giả thông minh không phải là tất cả những gì mà các bộ phận cấy ghép trong tương lai sẽ được sử dụng.

Cấy ghép thông minh

Việc cấy ghép hiện đang được thử nghiệm để thay thế toàn bộ nội tạng, với mục tiêu lâu dài là loại bỏ thời gian chờ đợi mà bệnh nhân phải đối mặt khi chờ ghép tạng. Trong số các thiết bị thay thế nội tạng được nhắc đến nhiều nhất là tim bionic. Một số thiết kế đã tham gia vào thị trường, nhưng trong số những thiết kế hứa hẹn nhất là một thiết bị bơm máu đi khắp cơ thể mà không cần xung … Mang lại một ý nghĩa hoàn toàn mới cho người chết biết đi.

Ngoài ra còn có một lớp cấy ghép hoàn toàn mới được thiết kế để cải thiện hiệu suất của con người, thay vì chỉ đơn giản là đưa ai đó trở lại trạng thái khỏe mạnh. Những loại cấy ghép này chúng tôi sẽ đề cập trong Tương lai của sự tiến hóa của loài người series.

Nhưng vì nó liên quan đến sức khỏe, loại cấy ghép cuối cùng mà chúng tôi đề cập ở đây là thế hệ tiếp theo, cấy ghép điều chỉnh sức khỏe. Hãy coi đây là những máy tạo nhịp tim chủ động theo dõi cơ thể của bạn, chia sẻ sinh trắc học của bạn với một ứng dụng sức khỏe trên điện thoại của bạn và khi nó phát hiện bệnh sẽ tiết ra thuốc hoặc dòng điện để cân bằng lại cơ thể của bạn.

Mặc dù điều này có vẻ giống như Khoa học viễn tưởng, nhưng DARPA (bộ phận nghiên cứu tiên tiến của quân đội Hoa Kỳ) đã làm việc trong một dự án có tên là bầuRx, viết tắt của Thuốc Điện. Dựa trên quá trình sinh học được gọi là điều hòa thần kinh, thiết bị cấy ghép nhỏ bé này sẽ theo dõi hệ thống thần kinh ngoại vi của cơ thể (các dây thần kinh kết nối cơ thể với não và tủy sống), và khi phát hiện ra sự mất cân bằng có thể dẫn đến bệnh tật, nó sẽ phóng điện. các xung động sẽ tái cân bằng hệ thần kinh này cũng như kích thích cơ thể tự chữa bệnh.

Công nghệ nano bơi trong máu của bạn

Công nghệ nano là một chủ đề rất lớn có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và ngành công nghiệp. Về cốt lõi, đó là một thuật ngữ rộng cho bất kỳ hình thức khoa học, kỹ thuật và công nghệ nào đo lường, thao tác hoặc kết hợp các vật liệu ở quy mô 1 và 100 nanomet. Hình ảnh dưới đây sẽ cho bạn cảm giác về quy mô hoạt động của công nghệ nano bên trong.

Trong bối cảnh y tế, công nghệ nano đang được nghiên cứu như một công cụ có thể cách mạng hóa việc chăm sóc sức khỏe bằng cách thay thế hoàn toàn các loại thuốc và hầu hết các ca phẫu thuật vào cuối những năm 2030.

Nói một cách khác, hãy tưởng tượng bạn có thể sử dụng thiết bị y tế tốt nhất và kiến thức cần thiết để điều trị bệnh hoặc thực hiện phẫu thuật và mã hóa nó thành một liều nước muối — một liều có thể được lưu trữ trong ống tiêm, vận chuyển đến bất kỳ đâu và tiêm cho bất kỳ ai có nhu cầu chăm sóc y tế. Nếu thành công, nó có thể khiến mọi thứ chúng ta đã thảo luận trong hai chương cuối của loạt bài này trở nên lỗi thời.

Ido Bachelet, một nhà nghiên cứu hàng đầu trong lĩnh vực phẫu thuật nanorobotics, hình dung một ngày khi một cuộc tiểu phẫu chỉ đơn giản là bác sĩ tiêm một ống tiêm chứa đầy hàng tỷ nanobot được lập trình sẵn vào một vùng được nhắm mục tiêu trên cơ thể bạn.

Những nanobot đó sau đó sẽ lan ra khắp cơ thể bạn để tìm kiếm các mô bị tổn thương. Sau khi được tìm thấy, họ sẽ sử dụng các enzym để cắt các tế bào mô bị tổn thương ra khỏi mô khỏe mạnh. Các tế bào khỏe mạnh của cơ thể sau đó sẽ được kích thích để loại bỏ các tế bào bị tổn thương và tái tạo mô xung quanh khoang được tạo ra từ việc loại bỏ các mô bị tổn thương. Các nanobot thậm chí có thể nhắm mục tiêu và ngăn chặn các tế bào thần kinh xung quanh để giảm tín hiệu đau và giảm viêm.

Sử dụng quy trình này, các nanobot này cũng có thể được ứng dụng để tấn công các dạng ung thư khác nhau, cũng như các loại vi rút và vi khuẩn lạ khác nhau có thể lây nhiễm sang cơ thể bạn. Và mặc dù các nanobot này vẫn còn ít nhất 15 năm nữa mới được áp dụng rộng rãi trong y tế, nhưng công việc về công nghệ này đã và đang được tiến hành rất nhiều. Infographic dưới đây phác thảo cách một ngày nào đó công nghệ nano có thể tái cấu trúc cơ thể chúng ta (thông qua Nhà hoạt độngPost.com):

Thuốc tái tạo

Sử dụng thuật ngữ ô, thuốc tái sinh, nhánh nghiên cứu này sử dụng các kỹ thuật trong lĩnh vực kỹ thuật mô và sinh học phân tử để phục hồi chức năng của các mô và cơ quan bị bệnh hoặc bị tổn thương. Về cơ bản, y học tái tạo muốn sử dụng các tế bào của cơ thể bạn để tự sửa chữa, thay vì thay thế hoặc tăng cường các tế bào của cơ thể bạn bằng các bộ phận giả và máy móc.

Theo một cách nào đó, phương pháp chữa bệnh này tự nhiên hơn nhiều so với các tùy chọn Robocop được mô tả ở trên. Nhưng với tất cả những phản đối và lo ngại về đạo đức mà chúng ta đã thấy trong hai thập kỷ qua về thực phẩm GMO, nghiên cứu tế bào gốc và gần đây nhất là nhân bản người và chỉnh sửa bộ gen, công bằng mà nói rằng y học tái tạo sẽ vấp phải một số phản đối gay gắt.

Mặc dù thật dễ dàng để loại bỏ những lo ngại này, nhưng thực tế là công chúng có hiểu biết sâu sắc và trực quan hơn nhiều về công nghệ so với sinh học. Hãy nhớ rằng, các bộ phận giả đã có từ hàng thiên niên kỷ trước; khả năng đọc và chỉnh sửa bộ gen chỉ có thể thực hiện được kể từ năm 2001. Đó là lý do tại sao nhiều người thà trở thành cyborg hơn là tự mày mò bộ gen “do Chúa ban tặng”.

Đó là lý do tại sao, với tư cách là một dịch vụ công, chúng tôi hy vọng tổng quan ngắn gọn về các kỹ thuật y học tái tạo dưới đây sẽ giúp xóa bỏ sự kỳ thị xung quanh việc đóng vai Chúa. Để ít gây tranh cãi nhất đối với hầu hết:

Tế bào gốc thay đổi hình dạng

Bạn có thể đã nghe nói nhiều về tế bào gốc trong vài năm qua, thường không phải là điều tốt nhất. Nhưng đến năm 2025, tế bào gốc sẽ được sử dụng để chữa lành nhiều loại bệnh lý và chấn thương.

Trước khi chúng tôi giải thích cách chúng sẽ được sử dụng, điều quan trọng cần nhớ là các tế bào gốc nằm trong mọi bộ phận của cơ thể chúng ta, chờ đợi được kêu gọi hoạt động để sửa chữa các mô bị tổn thương. Trên thực tế, tất cả 10 nghìn tỷ tế bào tạo nên cơ thể chúng ta đều bắt nguồn từ những tế bào gốc ban đầu từ trong bụng mẹ. Khi cơ thể bạn hình thành, những tế bào gốc đó chuyên biệt hóa thành tế bào não, tế bào tim, tế bào da, v.v.

Ngày nay, các nhà khoa học hiện có thể biến hầu hết mọi nhóm tế bào trong cơ thể bạn trở lại những tế bào gốc ban đầu. Và đó là một vấn đề lớn. Vì tế bào gốc có thể biến đổi thành bất kỳ tế bào nào trong cơ thể bạn, chúng có thể được sử dụng để chữa lành hầu hết mọi vết thương.

Một đơn giản hóa ví dụ tế bào gốc tại nơi làm việc bao gồm việc bác sĩ lấy mẫu da của nạn nhân bỏng, biến chúng thành tế bào gốc, nuôi cấy một lớp da mới trong đĩa petri, sau đó sử dụng da mới phát triển đó để ghép / thay thế da bị bỏng của bệnh nhân. Ở cấp độ tiên tiến hơn, tế bào gốc hiện đang được thử nghiệm như một phương pháp điều trị chữa bệnh tim và thậm chí cả chữa lành tủy sống của paraplegics, cho phép họ đi lại.

Nhưng một trong những ứng dụng tham vọng hơn của các tế bào gốc này là sử dụng công nghệ in 3D mới được phổ biến.

In sinh học 3D

In sinh học 3D là ứng dụng y tế của in 3D theo đó các mô sống được in theo từng lớp. Và thay vì sử dụng nhựa và kim loại như máy in 3D thông thường, máy in sinh học 3D sử dụng (bạn đoán nó) tế bào gốc làm vật liệu xây dựng.

Quy trình tổng thể thu thập và phát triển các tế bào gốc giống như quy trình được nêu cho ví dụ nạn nhân bỏng. Tuy nhiên, khi đã phát triển đủ tế bào gốc, chúng có thể được đưa vào máy in 3D để tạo thành hầu hết các hình dạng hữu cơ 3D, như da thay thế, tai, xương và đặc biệt, chúng cũng có thể in nội tạng.

Những cơ quan được in 3D này là một dạng kỹ thuật mô tiên tiến đại diện cho sự thay thế hữu cơ cho việc cấy ghép cơ quan nhân tạo đã đề cập trước đó. Và cũng giống như những cơ quan nhân tạo đó, một ngày nào đó, những cơ quan được in ra này sẽ giảm thiểu tình trạng thiếu nội tạng hiến tặng.

Điều đó nói rằng, những cơ quan in này cũng mang lại một lợi ích bổ sung cho ngành dược phẩm, vì những cơ quan in này có thể được sử dụng cho các thử nghiệm thuốc và vắc-xin chính xác hơn và rẻ hơn. Và vì các cơ quan này được in bằng cách sử dụng tế bào gốc của chính bệnh nhân, nguy cơ hệ thống miễn dịch của bệnh nhân từ chối các cơ quan này giảm đáng kể khi so sánh với các cơ quan được hiến tặng từ người, động vật và một số thiết bị cấy ghép cơ học.

Xa hơn nữa trong tương lai, vào những năm 2040, các máy in sinh học 3D tiên tiến sẽ in toàn bộ các chi có thể được gắn lại vào gốc của những người bị cụt, do đó làm cho các bộ phận giả trở nên lỗi thời.

Liệu pháp gen

Với liệu pháp gen, khoa học bắt đầu can thiệp vào tự nhiên. Đây là một hình thức điều trị được thiết kế để điều chỉnh các rối loạn di truyền.

Giải thích một cách đơn giản, liệu pháp gen liên quan đến việc giải trình tự bộ gen (DNA) của bạn; sau đó phân tích để tìm ra các gen khiếm khuyết đang gây bệnh; sau đó được thay đổi / chỉnh sửa để thay thế những khiếm khuyết đó bằng những gen khỏe mạnh (ngày nay sử dụng công cụ CRISPR đã giải thích ở chương trước); và cuối cùng đưa những gen khỏe mạnh đó trở lại cơ thể của bạn để chữa bệnh nói trên.

Sau khi hoàn thiện, liệu pháp gen có thể được sử dụng để chữa một loạt bệnh, như ung thư, AIDS, xơ nang, bệnh ưa chảy máu, tiểu đường, bệnh tim, thậm chí cả những khuyết tật về thể chất như tật điếc.

Kỹ thuật di truyền

Các ứng dụng chăm sóc sức khỏe của kỹ thuật di truyền đi vào một vùng xám thực sự. Về mặt kỹ thuật, phát triển tế bào gốc và liệu pháp gen tự thân là các hình thức của kỹ thuật di truyền, mặc dù nhẹ. Tuy nhiên, các ứng dụng của kỹ thuật di truyền mà hầu hết mọi người quan tâm liên quan đến việc nhân bản con người và kỹ thuật của các trẻ sơ sinh và siêu nhân có thiết kế riêng.

Những chủ đề này chúng ta sẽ chuyển sang loạt bài Tương lai của sự tiến hóa của loài người. Nhưng với mục đích của chương này, có một ứng dụng kỹ thuật di truyền không gây tranh cãi ... tốt, trừ khi bạn là người ăn chay trường.

Hiện tại, các công ty như United Therapeutics đang làm việc để kỹ thuật di truyền lợn với các cơ quan chứa gen người. Lý do đằng sau việc bổ sung những gen người này là để tránh những bộ phận cơ thể lợn này bị từ chối bởi hệ thống miễn dịch của con người mà chúng được cấy ghép vào.

Sau khi thành công, vật nuôi có thể được phát triển ở quy mô lớn để cung cấp số lượng gần như không giới hạn các cơ quan thay thế cho quá trình "cấy ghép xeno" từ động vật sang người. Điều này đại diện cho một giải pháp thay thế cho các cơ quan nhân tạo và in 3D ở trên, với ưu điểm là rẻ hơn các cơ quan nhân tạo và xa hơn về mặt kỹ thuật so với các cơ quan được in 3D. Điều đó nói lên rằng, số lượng người có lý do đạo đức và tôn giáo để phản đối hình thức sản xuất nội tạng này có thể sẽ đảm bảo rằng công nghệ này không bao giờ thực sự trở thành xu hướng chính thống.

Không còn thương tật và khuyết tật

Với danh sách giặt là các phương pháp xử lý công nghệ so với sinh học mà chúng ta vừa thảo luận, có khả năng kỷ nguyên của vĩnh viễn chấn thương và tàn tật thể chất sẽ chấm dứt không muộn hơn giữa những năm 2040.

Và trong khi sự cạnh tranh giữa các phương pháp điều trị đường kính này sẽ không bao giờ thực sự biến mất, nói chung, tác động tập thể của chúng sẽ đại diện cho một thành tựu thực sự trong chăm sóc sức khỏe con người.

Tất nhiên, đây không phải là toàn bộ câu chuyện. Đến thời điểm này, loạt bài Tương lai của Sức khỏe của chúng tôi đã khám phá các kế hoạch dự báo để loại bỏ bệnh tật và tổn thương thể chất, nhưng còn sức khỏe tinh thần của chúng ta thì sao? Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về việc liệu chúng ta có thể chữa khỏi tâm trí dễ dàng như cơ thể của chúng ta hay không.