Quantumrun

KREDIT ZA SLIKU: Quantumrun

Prestanak trajnih tjelesnih povreda i invaliditeta: Budućnost zdravlja P4

David Tal, izdavač, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Uto, 09 - 15:2020

Da bi okončali trajne, fizičke povrede, naše društvo mora da napravi izbor: da li se igramo Boga sa našom ljudskom biologijom ili ćemo postati deo mašine?

Do sada smo se u našoj seriji Budućnost zdravlja fokusirali na budućnost farmaceutskih proizvoda i liječenja bolesti. I dok je bolest najčešći razlog zbog kojeg koristimo svoj zdravstveni sistem, rjeđi razlozi često mogu biti najteži.

Bilo da ste rođeni s tjelesnim invaliditetom ili ste pretrpjeli povredu koja vam privremeno ili trajno ograničava pokretljivost, mogućnosti zdravstvene zaštite koje su trenutno dostupne za liječenje često su ograničene. Jednostavno nismo imali alate da u potpunosti popravimo štetu uzrokovanu neispravnom genetikom ili teškim ozljedama.

Ali do sredine 2020-ih, ovaj status quo će se okrenuti na glavu. Zahvaljujući napretku u uređivanju genoma opisanom u prethodnom poglavlju, kao i napretku u minijaturiziranim kompjuterima i robotici, era trajnih fizičkih slabosti doći će do kraja.

Čovek kao mašina

Kada je riječ o fizičkim ozljedama koje uključuju gubitak udova, ljudi imaju iznenađujuću udobnost s korištenjem strojeva i alata kako bi povratili pokretljivost. Najočitiji primjer, protetika, koristi se milenijumima, obično se spominje u staroj grčkoj i rimskoj književnosti. 2000. godine arheolozi su otkrili 3,000 godina staru, mumificirani ostaci egipatske plemkinje koja je nosila protetski prst od drveta i kože.

S obzirom na ovu dugu povijest korištenja naše domišljatosti za vraćanje određenog nivoa fizičke mobilnosti i zdravlja, ne bi trebalo biti iznenađenje da je korištenje moderne tehnologije za vraćanje pune mobilnosti dobrodošlo bez i najmanjeg protesta.

Pametna protetika

Kao što je već spomenuto, dok je polje protetike drevno, ono se takođe sporo razvija. U proteklih nekoliko decenija došlo je do poboljšanja u njihovoj udobnosti i živopisnom izgledu, ali tek u posljednju deceniju i po je napravljen istinski napredak na tom polju što se tiče cijene, funkcionalnosti i upotrebljivosti.

Na primjer, tamo gdje je nekada koštalo do 100,000 dolara za prilagođenu protetiku, ljudi sada mogu koristite 3D štampače za izradu prilagođenih protetika (u nekim slučajevima) za manje od 1,000 dolara.

U međuvremenu, za one koji nose protetske noge kojima je teško prirodno hodati ili penjati se stepenicama, nove kompanije koriste polje biomimikrije kako bi napravili protetiku koja pruža prirodnije iskustvo hodanja i trčanja, istovremeno smanjujući krivulju učenja potrebnu za korištenje ovih protetika.

Još jedan problem s protetskim nogama je to što korisnici često smatraju da ih je bolno nositi tokom dužeg vremenskog perioda, čak i ako su izrađene po mjeri. To je zato što protetike koje nose težinu prisiljavaju kožu i meso amputiranog oko batrljka da se zgnječe između kosti i proteze. Jedna od opcija za prevazilaženje ovog problema je ugradnja neke vrste univerzalnog konektora direktno u kost amputiranog (slično očnim i zubnim implantatima). Na taj način, protetske noge mogu biti direktno „uvrnute u kost“. Ovo uklanja kožu na bolovima u tijelu i također omogućava amputirancu da kupi niz masovno proizvedenih protetika koje više ne moraju biti masovno proizvedene.

Ali jedna od najuzbudljivijih promjena, posebno za amputirance s protetskim rukama ili šakama, je korištenje tehnologije koja se brzo razvija pod nazivom Brain-Computer Interface (BCI).

Bionički pokret pokretan mozgom

Prvo se raspravljalo u našoj Budućnost kompjutera serije, BCI uključuje korištenje implantata ili uređaja za skeniranje mozga za praćenje vaših moždanih valova i njihovo povezivanje s komandama za kontrolu svega što pokreće kompjuter.

Zapravo, možda to niste shvatili, ali počeci BCI-ja su već počeli. Amputirani su sada testiranje robotskih udova kontroliše direktno um, umesto preko senzora pričvršćenih za patrljak korisnika. Isto tako, sada su ljudi sa teškim invaliditetom (kao što su kvadriplegičari). koristeći BCI za upravljanje motorizovanim invalidskim kolicima i manipulisati robotskim rukama. Do sredine 2020-ih, BCI će postati standard u pomaganju amputiranima i osobama s invaliditetom da vode samostalniji život. A do ranih 2030-ih, BCI će postati dovoljno napredan da omogući ljudima s ozljedama kičme da ponovo hodaju prenoseći svoje misaone komande na donji dio trupa kroz spinalni implantat.

Naravno, izrada pametne protetike nije sve za šta će se koristiti budući implantati.

Pametni implantati

Implantati se sada testiraju za zamjenu cijelih organa, s dugoročnim ciljem eliminacije vremena čekanja s kojim pacijenti čekaju na transplantaciju od donora. Među uređajima za zamjenu organa o kojima se najviše govori je bioničko srce. Nekoliko dizajna je ušlo na tržište, ali među najperspektivnijim je a uređaj koji pumpa krv po tijelu bez pulsa ... daje potpuno novo značenje hodajućim mrtvacima.

Postoji i potpuno nova klasa implantata dizajniranih da poboljšaju ljudske performanse, umjesto da jednostavno vrate nekoga u zdravo stanje. Ove vrste implantata ćemo pokriti u našoj Budućnost ljudske evolucije serija.

Ali što se tiče zdravlja, posljednji tip implantata koji ćemo ovdje spomenuti su implantati sljedeće generacije koji reguliraju zdravlje. Zamislite ih kao pejsmejkere koji aktivno nadziru vaše tijelo, dijele vašu biometriju sa aplikacijom za zdravlje na vašem telefonu, a kada osjeti početak bolesti, oslobađa lijekove ili električne struje kako bi uspostavili ravnotežu vašeg tijela.

Iako ovo može zvučati kao naučna fantastika, DARPA (napredna istraživačka ruka američke vojske) već radi na projektu pod nazivom ElectRx, skraćenica od Electrical Rescriptions. Zasnovano na biološkom procesu poznatom kao neuromodulacija, ovaj sićušni implantat će pratiti periferni nervni sistem tijela (nerve koji povezuju tijelo s mozgom i kičmenom moždinom), a kada otkrije neravnotežu koja može dovesti do bolesti, ispustit će električnu energiju. impulse koji će obnoviti ravnotežu ovog nervnog sistema, kao i stimulisati tijelo da se izliječi.

Nanotehnologija pliva kroz vašu krv

Nanotehnologija je ogromna tema koja ima primjenu u raznim oblastima i industrijama. U svojoj srži, to je širok pojam za bilo koji oblik nauke, inženjeringa i tehnologije koji mjeri, manipuliše ili uključuje materijale na skali od 1 i 100 nanometara. Slika ispod će vam dati utisak u kojoj meri nanotehnologija funkcioniše.

U kontekstu zdravlja, nanotehnologija se istražuje kao alat koji bi mogao revolucionirati zdravstvenu zaštitu zamjenom lijekova i većine operacija u potpunosti do kasnih 2030-ih.

Drugim riječima, zamislite da možete uzeti najbolju medicinsku opremu i znanje potrebno za liječenje bolesti ili izvođenje operacije i kodirati je u dozu fiziološke otopine - dozu koja se može pohraniti u špricu, poslati bilo gdje i ubrizgati svakome kome je potrebna medicinske nege. Ako bude uspješan, mogao bi učiniti zastarjelim sve o čemu smo govorili u posljednja dva poglavlja ove serije.

Ido Bachelet, vodeći istraživač hirurške nanorobotike, odredbe dan kada manja operacija jednostavno uključuje doktora koji ubrizgava špric napunjen milijardama unaprijed programiranih nanobota u ciljanu regiju vašeg tijela.

Ti nanoboti bi se onda raširili po vašem tijelu tražeći oštećeno tkivo. Kada ih pronađu, koristili bi enzime kako bi odsjekli oštećene ćelije tkiva od zdravog tkiva. Zdrave ćelije tela bi tada bile stimulisane da odlože oštećene ćelije i regenerišu tkivo oko šupljine nastale uklanjanjem oštećenog tkiva. Nanobotovi bi čak mogli ciljati i potisnuti okolne nervne ćelije kako bi prigušili signale boli i smanjili upalu.

Koristeći ovaj proces, ovi nanobotovi se također mogu primijeniti za napad na različite oblike raka, kao i razne viruse i strane bakterije koje mogu zaraziti vaše tijelo. I dok su ovi nanobotovi još najmanje 15 godina udaljeni od široko rasprostranjenog medicinskog usvajanja, rad na ovoj tehnologiji je već uveliko u toku. Infografika ispod prikazuje kako bi nanotehnologija jednog dana mogla rekonstruirati naša tijela (via ActivistPost.com):

Regenerativna medicina

Koristeći krovni izraz, regenerativna medicina, ova grana istraživanja koristi tehnike iz područja tkivnog inženjeringa i molekularne biologije za obnavljanje funkcije oboljelih ili oštećenih tkiva i organa. U suštini, regenerativna medicina želi da koristi ćelije vašeg tela da se popravi, umesto da zamenjuje ili povećava ćelije vašeg tela protezama i mašinama.

Na neki način, ovaj pristup liječenju je daleko prirodniji od gore opisanih Robocop opcija. Ali s obzirom na sve proteste i etičke brige koje smo vidjeli u protekle dvije decenije zbog GMO hrane, istraživanja matičnih ćelija i nedavnog kloniranja ljudi i uređivanja genoma, pošteno je reći da će regenerativna medicina naići na žestoko protivljenje.

Iako je ove zabrinutosti lako potpuno odbaciti, realnost je da javnost ima daleko intimnije i intuitivnije razumijevanje tehnologije nego što to ima u biologiji. Zapamtite, protetika postoji milenijumima; mogućnost čitanja i uređivanja genoma je moguća tek od 2001. Zbog toga bi mnogi ljudi radije postali kiborzi nego da se petljaju sa svojom „bogom danom“ genetikom.

Zato se, kao javni servis, nadamo da će kratki pregled tehnika regenerativne medicine u nastavku pomoći da se ukloni stigma oko igranja Boga. Po redoslijedu najmanje kontroverznog prema većini:

Matične ćelije koje menjaju oblik

Vjerovatno ste čuli mnogo o matičnim ćelijama u posljednjih nekoliko godina, često ne u najboljem svjetlu. Ali do 2025. matične ćelije će se koristiti za liječenje raznih fizičkih stanja i ozljeda.

Prije nego što objasnimo kako će se koristiti, važno je zapamtiti da se matične ćelije nalaze u svakom dijelu našeg tijela i čekaju da budu pozvane u akciju kako bi popravile oštećeno tkivo. Zapravo, svih 10 triliona ćelija koje čine naše tijelo potječu od onih početnih matičnih ćelija iz materice vaše majke. Kako se vaše tijelo formiralo, te matične stanice su se specijalizirale za moždane stanice, ćelije srca, ćelije kože itd.

Ovih dana, naučnici su sada u stanju da preokrenu skoro svaku grupu ćelija u vašem telu nazad u one originalne matične ćelije. I to je velika stvar. Budući da se matične ćelije mogu transformirati u bilo koju ćeliju u vašem tijelu, mogu se koristiti za zacjeljivanje gotovo svake rane.

Pojednostavljeno primjer matičnih ćelija na poslu uključuje doktore koji uzimaju uzorke kože žrtava opekotina, pretvaraju ih u matične ćelije, uzgajaju novi sloj kože u petrijevoj zdjelici, a zatim koriste tu novoizraslu kožu za presađivanje/zamjenu opečene kože pacijenta. Na naprednijem nivou, matične ćelije se trenutno testiraju kao tretman izliječiti srčane bolesti i čak izliječiti kičmenu moždinu paraplegičara, omogućavajući im da ponovo hodaju.

Ali jedna od ambicioznijih upotreba ovih matičnih ćelija je upotreba novo popularizovane tehnologije 3D štampanja.

3D bioprinting

3D bioprinting je medicinska primjena 3D štampe pri čemu se živo tkivo štampa sloj po sloj. I umjesto upotrebe plastike i metala kao normalni 3D štampači, 3D bioprinteri koriste (pogodali ste) matične ćelije kao građevinski materijal.

Cjelokupni proces prikupljanja i uzgoja matičnih ćelija je isti kao i proces opisan za primjer žrtve opekotina. Međutim, kada se uzgaja dovoljno matičnih ćelija, one se zatim mogu ubaciti u 3D štampač da formiraju skoro svaki 3D organski oblik, kao što su nadomjesna koža, uši, kosti, a posebno mogu također print organi.

Ovi 3D printani organi su napredni oblik tkivnog inženjeringa koji predstavlja organsku alternativu prethodno spomenutim implantatima umjetnih organa. I kao i oni umjetni organi, i ovi će štampani organi jednog dana smanjiti manjak donacija organa.

Međutim, ovi štampani organi predstavljaju i dodatnu korist za farmaceutsku industriju, jer se ovi štampani organi mogu koristiti za preciznija i jeftinija ispitivanja lekova i vakcina. A budući da se ovi organi štampaju koristeći pacijentove matične ćelije, rizik da imunološki sistem pacijenta odbaci ove organe drastično pada u poređenju sa doniranim organima od ljudi, životinja i određenih mehaničkih implantata.

Dalje u budućnosti, do 2040-ih, napredni 3D bioprinteri štampat će cijele udove koji se mogu ponovo pričvrstiti na panj amputiranih, čime će protetika postati zastarjela.

Genska terapija

S genskom terapijom, nauka počinje dirati u prirodu. Ovo je oblik liječenja dizajniran za ispravljanje genetskih poremećaja.

Jednostavno objašnjeno, genska terapija uključuje sekvenciranje vašeg genoma (DNK); zatim se analizira kako bi se pronašli defektni geni koji uzrokuju bolest; zatim izmijenjen/uređen kako bi se te nedostatke zamijenili zdravim genima (danas pomoću CRISPR alata objašnjenog u prethodnom poglavlju); a zatim konačno ponovo unesite te sada zdrave gene natrag u svoje tijelo da izliječite navedenu bolest.

Kada se jednom usavrši, genska terapija bi se mogla koristiti za izliječenje niza bolesti, poput raka, AIDS-a, cistične fibroze, hemofilije, dijabetesa, srčanih bolesti, čak i određenih fizičkih invaliditeta kao što su gluvoća.

Genetski inženjering

Zdravstvene primjene genetskog inženjeringa ulaze u pravu sivu zonu. Tehnički gledano, razvoj matičnih ćelija i genska terapija su sami po sebi oblici genetskog inženjeringa, iako blagi. Međutim, primjene genetskog inženjeringa koje se tiču većine ljudi uključuju kloniranje ljudi i inženjering dizajnerskih beba i nadljudi.

Ove teme ćemo ostaviti našoj seriji Future of Human Evolution. Ali za potrebe ovog poglavlja, postoji jedna primena genetskog inženjeringa koja nije toliko kontroverzna... pa, osim ako niste vegan.

Trenutno, kompanije poput United Therapeutics rade na tome svinje genetski inženjering sa organima koji sadrže ljudske gene. Razlog za dodavanje ovih ljudskih gena je izbjegavanje odbijanja ovih svinjskih organa od strane imunološkog sistema čovjeka u kojeg su implantirani.

Jednom uspješna, stoka se može uzgajati u velikom obimu kako bi se osigurala gotovo neograničena količina zamjenskih organa za "kseno-transplantaciju" sa životinje na čovjeka. Ovo predstavlja alternativu gornjim vještačkim i 3D printanim organima, uz prednost što su jeftiniji od vještačkih organa i tehnički dalje od 3D štampanih organa. Međutim, broj ljudi s etičkim i vjerskim razlozima da se protive ovom obliku proizvodnje organa vjerovatno će osigurati da ova tehnologija nikada ne postane istinski mainstream.

Nema više fizičkih povreda i invaliditeta

S obzirom na spisak tehnoloških i bioloških metoda tretmana o kojima smo upravo govorili, vjerovatno je da će era trajan fizičkim ozljedama i invaliditetu će doći kraj najkasnije do sredine 2040-ih.

I dok konkurencija između ovih dijametralnih metoda liječenja nikada neće nestati, u velikoj mjeri, njihov zajednički učinak predstavljat će istinsko dostignuće u zdravstvenoj zaštiti ljudi.

Naravno, ovo nije cela priča. Do ovog trenutka, naša serija o budućnosti zdravlja istražila je predviđene planove za eliminaciju bolesti i fizičkih ozljeda, ali što je s našim mentalnim zdravljem? U sljedećem poglavlju ćemo razgovarati o tome možemo li izliječiti svoj um jednako lako kao i naša tijela.