Quantumrun

КРЕДИТ ЗА ИЗОБРАЖЕНИЕ: Quantumrun

Край на постоянните физически наранявания и увреждания: бъдещето на здравето P4

Дейвид Тал, издател, футурист
@DavidTalПише
LinkedIn

вт., 09 г. - 15:2020 ч

За да сложи край на постоянните, физически наранявания, нашето общество трябва да направи избор: Да играем ли Бог с човешката си биология или да станем част от машина?

Досега в нашата поредица „Бъдещето на здравето“ се фокусирахме върху бъдещето на фармацевтичните продукти и лечението на болести. И докато заболяването е най-честата причина да използваме нашата здравна система, по-редките причини често могат да бъдат най-сериозните.

Независимо дали сте родени с физически увреждания или страдате от нараняване, което временно или трайно ограничава вашата мобилност, наличните в момента възможности за здравеопазване за вашето лечение често са ограничени. Просто не разполагаме с инструментите, за да поправим напълно щетите, причинени от грешна генетика или тежки наранявания.

Но до средата на 2020 г. това статукво ще бъде преобърнато с главата надолу. Благодарение на напредъка в редактирането на генома, описан в предишната глава, както и напредъка в миниатюрните компютри и роботиката, ерата на постоянните физически недъзи ще приключи.

Човек като машина

Когато става въпрос за физически наранявания, които включват загуба на крайник, хората изпитват изненадващо удобство при използването на машини и инструменти за възстановяване на мобилността. Най-очевидният пример, протезирането, се използва от хилядолетия, често се споменава в древногръцката и римската литература. През 2000 г. археолозите откриха 3,000-годишния, мумифицирани останки на египетска благородничка, която носела протеза на крака, изработена от дърво и кожа.

Като се има предвид тази дълга история на използване на нашата изобретателност за възстановяване на определено ниво на физическа мобилност и здраве, не трябва да е изненада, че използването на съвременна технология за възстановяване на пълната мобилност се приветства без ни най-малък протест.

Интелигентно протезиране

Както бе споменато по-горе, въпреки че областта на протезирането е древна, тя също се развива бавно. През последните няколко десетилетия се наблюдават подобрения в техния комфорт и реалистичен външен вид, но едва през последното десетилетие и половина е постигнат истински напредък в областта, що се отнася до цена, функционалност и използваемост.

Например, когато някога щеше да струва до $100,000 XNUMX за персонализирана протеза, сега хората могат използвайте 3D принтери за изграждане на персонализирани протези (в някои случаи) за по-малко от $1,000.

Междувременно, за носещите протези на краката, на които им е трудно да ходят или да изкачват стълби естествено, нови компании използват полето на биомимикрията, за да изградят протези, които осигуряват както по-естествено изживяване при ходене, така и бягане, като същевременно намаляват кривата на учене, необходима за използването на тези протези.

Друг проблем с протезите за крака е, че потребителите често ги намират за болезнени при носене за продължителни периоди от време, дори ако са направени по поръчка. Това е така, защото носещите тежести протези принуждават кожата и плътта на ампутирания около пънчето да бъдат смачкани между костта и протезата. Една от възможностите за заобикаляне на този проблем е инсталирането на вид универсален конектор директно в костта на ампутирания (подобно на очните и зъбните импланти). По този начин протезните крака могат да бъдат директно „завинтени в костта“. Това премахва кожата върху болката в плътта и също така позволява на ампутирания да закупи набор от масово произведени протези, които вече не се нуждаят от масово производство.

Но една от най-вълнуващите промени, особено за хората с ампутирани крака с протезни ръце или ръце, е използването на бързо развиваща се технология, наречена Brain-Computer Interface (BCI).

Бионично движение, задвижвано от мозъка

Първо се обсъжда в нашия Бъдещето на компютрите серия, BCI включва използването на имплант или устройство за сканиране на мозъка за наблюдение на вашите мозъчни вълни и свързването им с команди за управление на всичко, което се управлява от компютър.

Всъщност може да не сте го осъзнали, но началото на BCI вече е започнало. Ампутираните вече са тестване на роботизирани крайници контролирани директно от ума, вместо чрез сензори, прикрепени към пънчето на носещия. По същия начин сега са и хората с тежки увреждания (като квадриплегиците). използвайки BCI за управление на своите моторизирани инвалидни колички и манипулиране на роботизирани ръце. До средата на 2020 г. BCI ще се превърне в стандарт за подпомагане на хората с ампутирани крачки и хората с увреждания да водят по-независим живот. И до началото на 2030 г. BCI ще стане достатъчно напреднал, за да позволи на хората с увреждания на гръбначния стълб да ходят отново, като предава мисловните си команди за ходене към долната част на торса си чрез гръбначен имплант.

Разбира се, производството на интелигентни протези не е всичко, за което ще се използват бъдещите импланти.

Интелигентни импланти

Имплантите сега се тестват, за да заменят цели органи, с дългосрочната цел да се елиминира времето за чакане, с което се сблъскват пациентите, когато чакат за донорска трансплантация. Сред най-обсъжданите устройства за заместване на органи е бионичното сърце. Няколко дизайна са навлезли на пазара, но сред най-обещаващите е a устройство, което изпомпва кръв в тялото без пулс … дава съвсем ново значение на ходещите мъртви.

Има и изцяло нов клас импланти, предназначени да подобрят човешкото представяне, вместо просто да върнат някого в здраво състояние. Тези видове импланти ще разгледаме в нашия Бъдещето на човешката еволюция серия.

Но що се отнася до здравето, последният тип имплант, който ще споменем тук, са импланти от следващо поколение, регулиращи здравето. Мислете за тях като за пейсмейкъри, които активно наблюдават тялото ви, споделят биометричните ви данни със здравно приложение на телефона ви и когато усетят началото на заболяване, освобождават лекарства или електрически ток, за да възстановят баланса на тялото ви.

Въпреки че това може да звучи като научна фантастика, DARPA (разширеното изследователско звено на американската армия) вече работи по проект, наречен ElectRx, съкратено от Electrical Prescriptions. Въз основа на биологичния процес, известен като невромодулация, този малък имплант ще наблюдава периферната нервна система на тялото (нервите, които свързват тялото с мозъка и гръбначния мозък) и когато открие дисбаланс, който може да доведе до заболяване, той ще освободи електрически импулси, които ще възстановят баланса на тази нервна система, както и ще стимулират тялото да се самолекува.

Нанотехнология плува в кръвта ви

Нанотехнологиите са огромна тема, която има приложения в голямо разнообразие от области и индустрии. В основата си това е широк термин за всяка форма на наука, инженерство и технология, която измерва, манипулира или включва материали в мащаб от 1 и 100 нанометра. Изображението по-долу ще ви даде представа за мащаба, в който работят нанотехнологиите.

В контекста на здравеопазването нанотехнологиите се изследват като инструмент, който може да революционизира здравеопазването, като замени изцяло лекарствата и повечето операции до края на 2030 г.

Казано по друг начин, представете си, че можете да вземете най-доброто медицинско оборудване и знания, необходими за лечение на заболяване или извършване на операция, и да го кодирате в доза физиологичен разтвор - доза, която може да се съхранява в спринцовка, да се изпраща навсякъде и да се инжектира на всеки нуждаещ се на медицински грижи. Ако успее, това може да направи всичко, което обсъждахме в последните две глави от тази поредица, остаряло.

Идо Бачелет, водещ изследовател в хирургическата нанороботика, представя си ден, в който лека операция просто включва лекар, който инжектира спринцовка, пълна с милиарди предварително програмирани наноботове, в целева област на тялото ви.

След това тези наноботи ще се разпространят в тялото ви, търсейки увредена тъкан. Веднъж открити, те ще използват ензими, за да отрежат увредените тъканни клетки от здравата тъкан. След това здравите клетки на тялото ще бъдат стимулирани както да изхвърлят увредените клетки, така и да регенерират тъканта около кухината, създадена от отстраняването на увредената тъкан. Наноботите дори могат да се насочват и потискат околните нервни клетки, за да притъпят сигналите за болка и да намалят възпалението.

Използвайки този процес, тези наноботове могат да бъдат приложени и за атака на различни форми на рак, както и различни вируси и чужди бактерии, които могат да заразят тялото ви. И докато тези наноботи са все още поне на 15 години от широкото приемане в медицината, работата по тази технология вече е в ход. Инфографиката по-долу очертава как нанотехнологиите биха могли един ден да реконструират телата ни (чрез ActivistPost.com):

Регенеративна медицина

Използвайки общия термин, регенеративна медицина, този клон на изследването използва техники в областта на тъканното инженерство и молекулярната биология за възстановяване на функцията на болни или увредени тъкани и органи. По принцип регенеративната медицина иска да използва клетките на тялото ви, за да се възстановят, вместо да замества или увеличава клетките на тялото ви с протези и машини.

В известен смисъл този подход към лечението е много по-естествен от описаните по-горе варианти на Робокоп. Но като се имат предвид всички протести и етични опасения, които видяхме, повдигнати през последните две десетилетия относно ГМО храни, изследвания на стволови клетки и най-скоро клониране на хора и редактиране на генома, справедливо е да се каже, че регенеративната медицина ще срещне сериозна съпротива.

Въпреки че е лесно да се отхвърлят тези опасения, реалността е, че обществото има много по-интимно и интуитивно разбиране за технологията, отколкото биологията. Не забравяйте, че протезите съществуват от хилядолетия; възможността за четене и редактиране на генома е възможна едва от 2001 г. насам. Ето защо много хора предпочитат да станат киборги, отколкото да се занимават с „дадената им от Бога“ генетика.

Ето защо, като обществена услуга, се надяваме, че краткият преглед на техниките за регенеративна медицина по-долу ще помогне за премахване на стигмата около това да си играеш на Бог. По реда на най-малко спорните за повечето:

Стволови клетки за промяна на формата

Вероятно сте чували много за стволовите клетки през последните няколко години, често не в най-добра светлина. Но до 2025 г. стволовите клетки ще бъдат използвани за лечение на различни физически състояния и наранявания.

Преди да обясним как ще бъдат използвани, важно е да запомните, че стволовите клетки се намират във всяка част от нашето тяло и чакат да бъдат активирани за възстановяване на увредената тъкан. Всъщност всичките 10 трилиона клетки, които изграждат нашето тяло, са произлезли от тези първоначални стволови клетки от утробата на майка ви. Докато тялото ви се формира, тези стволови клетки се специализират в мозъчни клетки, сърдечни клетки, кожни клетки и т.н.

В наши дни учените вече са в състояние да превърнат почти всяка група клетки в тялото ви обратно в тези оригинални стволови клетки. И това е голяма работа. Тъй като стволовите клетки могат да се трансформират във всяка клетка в тялото ви, те могат да се използват за лечение на почти всяка рана.

Опростен пример на работа на стволови клетки включва лекари, които вземат проби от кожата на жертви на изгаряне, превръщат ги в стволови клетки, отглеждат нов слой кожа в петриево блюдо и след това използват тази новопораснала кожа за присаждане/замяна на изгорената кожа на пациента. На по-напреднало ниво стволовите клетки в момента се тестват като лечение на лекува сърдечно заболяване и дори лекува гръбначния мозък на параплегиците, което им позволява да ходят отново.

Но едно от по-амбициозните приложения на тези стволови клетки е използването на наскоро популяризираната технология за 3D печат.

3D биопринтиране

3D биопринтирането е медицинско приложение на 3D принтирането, при което живите тъкани се отпечатват слой по слой. И вместо да използват пластмаси и метали като нормалните 3D принтери, 3D биопринтерите използват (познахте) стволови клетки като строителен материал.

Цялостният процес на събиране и отглеждане на стволовите клетки е същият като процеса, описан за примера с жертва на изгаряне. Въпреки това, след като бъдат отгледани достатъчно стволови клетки, те могат да бъдат въведени в 3D принтера, за да образуват почти всякаква 3D органична форма, като заместваща кожа, уши, кости и, по-специално, те могат също печатни органи.

Тези 3D отпечатани органи са усъвършенствана форма на тъканно инженерство, която представлява органичната алтернатива на изкуствените импланти на органи, споменати по-рано. И подобно на тези изкуствени органи, тези печатни органи един ден ще намалят недостига на дарения на органи.

Въпреки това, тези печатни органи също представляват допълнителна полза за фармацевтичната индустрия, тъй като тези печатни органи могат да се използват за по-точни и по-евтини изпитвания на лекарства и ваксини. И тъй като тези органи се отпечатват с помощта на собствени стволови клетки на пациента, рискът имунната система на пациента да отхвърли тези органи пада драстично в сравнение с дарените органи от хора, животни и някои механични импланти.

По-нататък в бъдещето, до 2040 г., усъвършенстваните 3D биопринтери ще отпечатат цели крайници, които могат да бъдат прикрепени отново към пънчето на ампутирани, като по този начин протезите ще станат остарели.

Генна терапия

С генната терапия науката започва да се намесва в природата. Това е форма на лечение, предназначена за коригиране на генетични нарушения.

Обяснено просто, генната терапия включва секвениране на вашия геном (ДНК); след това се анализира, за да се намерят дефектни гени, които причиняват заболяване; след това променени/редактирани, за да заменят тези дефекти със здрави гени (в наши дни с помощта на инструмента CRISPR, обяснен в предишната глава); и след това най-накрая въведете отново тези вече здрави гени обратно в тялото си, за да излекувате споменатата болест.

Веднъж усъвършенствана, генната терапия може да се използва за лечение на редица заболявания, като рак, СПИН, кистозна фиброза, хемофилия, диабет, сърдечни заболявания, дори някои физически увреждания като глухота.

Генното инженерство

Здравните приложения на генното инженерство навлизат в истинска сива зона. Технически погледнато, развитието на стволови клетки и генната терапия сами по себе си са форми на генно инженерство, макар и леки. Въпреки това, приложенията на генното инженерство, които засягат повечето хора, включват клониране на хора и инженерство на дизайнерски бебета и свръхчовеци.

Тези теми ще оставим на нашата серия Бъдещето на човешката еволюция. Но за целите на тази глава има едно приложение на генното инженерство, което не е толкова противоречиво... добре, освен ако не сте веган.

В момента компании като United Therapeutics работят за генетично инженерни прасета с органи, които съдържат човешки гени. Причината зад добавянето на тези човешки гени е да се избегне отхвърлянето на тези свински органи от имунната система на човека, в който са имплантирани.

Веднъж успешен, животните могат да бъдат отглеждани в мащаб, за да доставят почти неограничено количество заместващи органи за „ксенотрансплантация“ от животно на човек. Това представлява алтернатива на изкуствените и 3D отпечатаните органи по-горе, с предимството, че е по-евтино от изкуствените органи и е по-напред технически от 3D отпечатаните органи. Въпреки това, броят на хората с етични и религиозни причини да се противопоставят на тази форма на производство на органи вероятно ще гарантира, че тази технология никога няма да стане наистина масова.

Без повече физически наранявания и увреждания

Предвид списъка с технологични срещу биологични методи за третиране, който току-що обсъдихме, е вероятно ерата на постоянен физическите наранявания и уврежданията ще бъдат премахнати не по-късно от средата на 2040 г.

И докато конкуренцията между тези диаметрални методи на лечение никога няма да изчезне, като цяло тяхното колективно въздействие ще представлява истинско постижение в здравеопазването на хората.

Разбира се, това не е цялата история. До този момент нашата поредица „Бъдещето на здравето“ проучи прогнозираните планове за премахване на болести и физически наранявания, но какво да кажем за нашето психично здраве? В следващата глава ще обсъдим дали можем да излекуваме ума си толкова лесно, колкото телата си.