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Ende dauerhafter körperlicher Verletzungen und Behinderungen: Zukunft der Gesundheit P4

David Tal, Verleger, Futurist
@DavidTalWrites
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Di, 09 / 15 / 2020 - 05: 38

Um bleibende körperliche Verletzungen zu beenden, muss unsere Gesellschaft eine Wahl treffen: Spielen wir Gott mit unserer menschlichen Biologie oder werden wir Teil einer Maschine?

Bisher haben wir uns in unserer Serie „Zukunft der Gesundheit“ auf die Zukunft der Arzneimittel und die Heilung von Krankheiten konzentriert. Und während Krankheit der häufigste Grund ist, warum wir unser Gesundheitssystem in Anspruch nehmen, können die selteneren Gründe oft die schwerwiegendsten sein.

Ob Sie mit einer körperlichen Behinderung geboren wurden oder eine Verletzung erleiden, die Ihre Mobilität vorübergehend oder dauerhaft einschränkt, die derzeit verfügbaren medizinischen Behandlungsmöglichkeiten sind oft begrenzt. Wir hatten einfach nicht die Werkzeuge, um den Schaden, der durch fehlerhafte Genetik oder schwere Verletzungen verursacht wurde, vollständig zu reparieren.

Doch Mitte der 2020er Jahre wird dieser Status quo auf den Kopf gestellt. Dank der im vorigen Kapitel beschriebenen Fortschritte bei der Genome Editing sowie den Fortschritten bei miniaturisierten Computern und der Robotik wird die Ära der dauerhaften körperlichen Gebrechen zu Ende gehen.

Der Mensch als Maschine

Wenn es um körperliche Verletzungen geht, die mit dem Verlust einer Gliedmaße einhergehen, haben Menschen einen überraschenden Trost darin, Maschinen und Werkzeuge zu verwenden, um ihre Mobilität wiederzuerlangen. Das offensichtlichste Beispiel, die Prothetik, wird seit Jahrtausenden verwendet und häufig in der antiken griechischen und römischen Literatur erwähnt. Im Jahr 2000 entdeckten Archäologen die 3,000 Jahre alte, mumifizierte Überreste einer ägyptischen Adligen, die eine Zehenprothese aus Holz und Leder trug.

Angesichts dieser langen Geschichte der Nutzung unseres Einfallsreichtums zur Wiederherstellung eines bestimmten Niveaus an körperlicher Mobilität und Gesundheit sollte es nicht überraschen, dass der Einsatz moderner Technologie zur Wiederherstellung der vollen Mobilität ohne den geringsten Protest begrüßt wird.

Intelligente Prothetik

Wie oben erwähnt, ist das Gebiet der Prothetik zwar sehr alt, hat sich aber auch nur langsam entwickelt. In den letzten Jahrzehnten wurden Komfort und lebensechtes Erscheinungsbild verbessert, aber erst in den letzten anderthalb Jahrzehnten wurden auf diesem Gebiet echte Fortschritte in Bezug auf Kosten, Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit erzielt.

Zum Beispiel, wo es früher bis zu 100,000 US-Dollar für eine maßgefertigte Prothese gekostet hat, können die Menschen dies jetzt tun Verwenden Sie 3D-Drucker, um individuelle Prothesen zu bauen (in einigen Fällen) für weniger als 1,000 $.

Für Träger von Beinprothesen, die Schwierigkeiten haben, auf natürliche Weise zu gehen oder Treppen zu steigen, neue Unternehmen nutzen das Gebiet der Biomimetik, um Prothesen zu bauen, die sowohl ein natürlicheres Geh- als auch Lauferlebnis bieten und gleichzeitig die Lernkurve verkürzen, die für die Verwendung dieser Prothesen erforderlich ist.

Ein weiteres Problem bei Beinprothesen besteht darin, dass Benutzer sie oft als schmerzhaft empfinden, wenn sie über einen längeren Zeitraum getragen werden, selbst wenn sie maßgefertigt sind. Das liegt daran, dass gewichttragende Prothesen die Haut und das Fleisch des Amputierten um seinen Stumpf herum dazu zwingen, zwischen seinem Knochen und seiner Prothese zerquetscht zu werden. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, besteht darin, eine Art Universalkonnektor direkt in den Knochen des Amputierten zu installieren (ähnlich wie bei Augen- und Zahnimplantaten). So können Beinprothesen direkt „in den Knochen geschraubt“ werden. Dies entfernt die Haut auf Fleischschmerzen und ermöglicht es dem Amputierten auch, eine Reihe von massenproduzierten Prothesen zu kaufen, die nicht mehr massenproduziert werden müssen.

Aber eine der aufregendsten Veränderungen, insbesondere für Amputierte mit Arm- oder Handprothesen, ist die Verwendung einer sich schnell entwickelnden Technologie namens Brain-Computer Interface (BCI).

Gehirngesteuerte bionische Bewegung

Zuerst in unserem besprochen Zukunft der Computer Serie beinhaltet BCI die Verwendung eines Implantats oder eines Gehirn-Scanning-Geräts, um Ihre Gehirnwellen zu überwachen und sie mit Befehlen zu verknüpfen, um alles zu steuern, was von einem Computer ausgeführt wird.

Tatsächlich haben Sie es vielleicht nicht bemerkt, aber die Anfänge von BCI haben bereits begonnen. Amputierte sind jetzt Testen von Robotergliedern direkt vom Verstand gesteuert, anstatt durch Sensoren, die am Stumpf des Trägers angebracht sind. Ebenso Menschen mit schweren Behinderungen (zB Tetraplegiker) sind es jetzt BCI verwenden, um ihre motorisierten Rollstühle zu steuern und Roboterarme manipulieren. Bis Mitte der 2020er Jahre wird BCI zum Standard, wenn es darum geht, Amputierten und Menschen mit Behinderungen zu helfen, ein unabhängigeres Leben zu führen. Und in den frühen 2030er Jahren wird BCI so weit fortgeschritten sein, dass Menschen mit Wirbelsäulenverletzungen wieder gehen können, indem sie ihre Gehgedankenbefehle über a an ihren Unterkörper weiterleiten Wirbelsäulenimplantat.

Natürlich ist die Herstellung intelligenter Prothetik nicht alles, wofür zukünftige Implantate verwendet werden.

Intelligente Implantate

Implantate werden nun getestet, um ganze Organe zu ersetzen, mit dem langfristigen Ziel, die Wartezeiten für Patienten, die auf eine Spendertransplantation warten, zu beseitigen. Zu den am meisten diskutierten Organersatzgeräten gehört das bionische Herz. Mehrere Designs sind auf den Markt gekommen, aber zu den vielversprechendsten gehört eines Gerät, das Blut ohne Puls durch den Körper pumpt … gibt den wandelnden Toten eine ganz neue Bedeutung.

Es gibt auch eine völlig neue Klasse von Implantaten, die entwickelt wurden, um die menschliche Leistungsfähigkeit zu verbessern, anstatt jemanden einfach wieder in einen gesunden Zustand zu versetzen. Diese Arten von Implantaten behandeln wir in unserem Zukunft der menschlichen Evolution Serie.

Aber in Bezug auf die Gesundheit sind die letzten Implantattypen, die wir hier erwähnen, die gesundheitsregulierenden Implantate der nächsten Generation. Stellen Sie sich diese als Schrittmacher vor, die Ihren Körper aktiv überwachen, Ihre biometrischen Daten mit einer Gesundheits-App auf Ihrem Telefon teilen und, wenn sie den Beginn einer Krankheit erkennt, Medikamente oder elektrische Ströme freisetzen, um Ihren Körper wieder ins Gleichgewicht zu bringen.

Während dies wie Sci-Fi klingen mag, arbeitet DARPA (der fortgeschrittene Forschungsarm des US-Militärs) bereits an einem Projekt namens ElectRx, kurz für Electrical Prescriptions. Basierend auf dem biologischen Prozess, der als Neuromodulation bekannt ist, überwacht dieses winzige Implantat das periphere Nervensystem des Körpers (die Nerven, die den Körper mit dem Gehirn und dem Rückenmark verbinden), und wenn es ein Ungleichgewicht erkennt, das zu einer Krankheit führen kann, setzt es elektrische Energie frei Impulse, die dieses Nervensystem wieder ins Gleichgewicht bringen und den Körper zur Selbstheilung anregen.

Nanotechnologie schwimmt durch Ihr Blut

Nanotechnologie ist ein riesiges Thema, das in den unterschiedlichsten Bereichen und Branchen Anwendung findet. Im Kern ist es ein weit gefasster Begriff für jede Form von Wissenschaft, Technik und Technologie, die Materialien in einer Größenordnung von 1 und 100 Nanometern misst, manipuliert oder integriert. Das Bild unten gibt Ihnen einen Eindruck von der Größenordnung, in der Nanotechnologie arbeitet.

Im Gesundheitskontext wird Nanotechnologie als ein Instrument untersucht, das das Gesundheitswesen revolutionieren könnte, indem es bis Ende der 2030er Jahre Medikamente und die meisten Operationen vollständig ersetzt.

Anders ausgedrückt: Stellen Sie sich vor, Sie könnten die beste medizinische Ausrüstung und das beste Wissen, das zur Behandlung einer Krankheit oder zur Durchführung einer Operation benötigt wird, in eine Dosis Kochsalzlösung kodieren – eine Dosis, die in einer Spritze aufbewahrt, überall hin verschickt und jedem Bedürftigen injiziert werden kann der medizinischen Versorgung. Wenn es erfolgreich ist, könnte es alles, was wir in den letzten beiden Kapiteln dieser Serie besprochen haben, obsolet machen.

Ido Bachelet, ein führender Forscher auf dem Gebiet der chirurgischen Nanorobotik, Vorstellungen Ein Tag, an dem ein Arzt bei einer kleinen Operation einfach eine Spritze mit Milliarden vorprogrammierter Nanobots in eine bestimmte Körperregion injiziert.

Diese Nanobots würden sich dann in Ihrem Körper ausbreiten und beschädigtes Gewebe durchsuchen. Einmal gefunden, würden sie dann Enzyme verwenden, um die beschädigten Gewebezellen vom gesunden Gewebe zu trennen. Die gesunden Zellen des Körpers würden dann stimuliert, sowohl die beschädigten Zellen zu beseitigen als auch das Gewebe um den durch die Entfernung des beschädigten Gewebes entstandenen Hohlraum zu regenerieren. Die Nanobots könnten sogar umliegende Nervenzellen anvisieren und unterdrücken, um Schmerzsignale zu dämpfen und Entzündungen zu reduzieren.

Mit diesem Verfahren können diese Nanobots auch eingesetzt werden, um verschiedene Krebsarten sowie verschiedene Viren und fremde Bakterien anzugreifen, die Ihren Körper infizieren können. Und während diese Nanobots noch mindestens 15 Jahre von einer weit verbreiteten medizinischen Einführung entfernt sind, ist die Arbeit an dieser Technologie bereits in vollem Gange. Die folgende Infografik skizziert, wie Nanotechnologie eines Tages unseren Körper umgestalten könnte (via ActivistPost. com):

Regenerative Medizin

Unter dem Oberbegriff Regenerative Medizinsetzt dieser Forschungszweig Techniken aus den Bereichen Tissue Engineering und Molekularbiologie ein, um die Funktion von erkrankten oder geschädigten Geweben und Organen wiederherzustellen. Grundsätzlich möchte die regenerative Medizin die Zellen Ihres Körpers verwenden, um sich selbst zu reparieren, anstatt die Zellen Ihres Körpers durch Prothesen und Maschinen zu ersetzen oder zu erweitern.

In gewisser Weise ist dieser Heilungsansatz weitaus natürlicher als die oben beschriebenen Robocop-Optionen. Aber angesichts all der Proteste und ethischen Bedenken, die wir in den letzten zwei Jahrzehnten in Bezug auf GVO-Lebensmittel, Stammzellenforschung und zuletzt das Klonen von Menschen und die Genombearbeitung gesehen haben, kann man mit Fug und Recht sagen, dass die regenerative Medizin auf heftigen Widerstand stoßen wird.

Während es leicht ist, diese Bedenken völlig abzutun, ist die Realität, dass die Öffentlichkeit ein viel intimeres und intuitiveres Verständnis von Technologie hat als von Biologie. Denken Sie daran, dass es Prothesen schon seit Jahrtausenden gibt; erst seit 2001 ist es möglich, das Genom auszulesen und zu bearbeiten. Deshalb würden viele Menschen lieber zu Cyborgs werden, als an ihrer „gottgegebenen“ Genetik rumbasteln zu lassen.

Aus diesem Grund hoffen wir als öffentlicher Dienst, dass der folgende kurze Überblick über Techniken der regenerativen Medizin dazu beitragen wird, das Stigma zu beseitigen, das damit verbunden ist, Gott zu spielen. In der Reihenfolge vom am wenigsten umstrittenen zum am meisten umstrittenen:

Gestaltwandelnde Stammzellen

Wahrscheinlich haben Sie in den letzten Jahren viel über Stammzellen gehört, oft nicht im besten Licht. Aber bis 2025 werden Stammzellen verwendet, um eine Vielzahl von körperlichen Beschwerden und Verletzungen zu heilen.

Bevor wir erklären, wie sie verwendet werden, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass Stammzellen in jedem Teil unseres Körpers vorhanden sind und darauf warten, in Aktion gerufen zu werden, um beschädigtes Gewebe zu reparieren. Tatsächlich stammen alle der 10 Billionen Zellen, aus denen unser Körper besteht, aus diesen ersten Stammzellen aus dem Mutterleib. Als sich Ihr Körper bildete, spezialisierten sich diese Stammzellen in Gehirnzellen, Herzzellen, Hautzellen usw.

Heutzutage sind Wissenschaftler in der Lage, fast jede Gruppe von Zellen in Ihrem Körper zu drehen zurück in diese ursprünglichen Stammzellen. Und das ist eine große Sache. Da sich Stammzellen in jede Zelle Ihres Körpers verwandeln können, können sie zur Heilung fast jeder Wunde eingesetzt werden.

Eine vereinfachte Beispiel von Stammzellen bei der Arbeit beinhaltet, dass Ärzte Hautproben von Verbrennungsopfern nehmen, sie in Stammzellen umwandeln, eine neue Hautschicht in einer Petrischale züchten und diese neu gewachsene Haut dann verwenden, um die verbrannte Haut des Patienten zu transplantieren/zu ersetzen. Auf einer fortgeschritteneren Ebene werden derzeit Stammzellen als Behandlung getestet Herzkrankheit heilen und sogar heilen das Rückenmark von Querschnittsgelähmten, damit sie wieder laufen können.

Aber eine der ehrgeizigeren Anwendungen dieser Stammzellen nutzt die neu populäre 3D-Drucktechnologie.

3D-Bioprinting

3D-Bioprinting ist die medizinische Anwendung des 3D-Drucks, bei der lebendes Gewebe Schicht für Schicht gedruckt wird. Und statt Kunststoffe und Metalle wie normale 3D-Drucker zu verwenden, verwenden 3D-Biodrucker (Sie haben es erraten) Stammzellen als Baumaterial.

Der Gesamtprozess des Sammelns und Züchtens der Stammzellen ist derselbe wie der Prozess, der für das Beispiel des Brandopfers skizziert wurde. Sobald jedoch genügend Stammzellen gezüchtet sind, können sie in den 3D-Drucker eingespeist werden, um fast jede organische 3D-Form zu bilden, wie Ersatzhaut, Ohren, Knochen und insbesondere auch Organe drucken.

Diese 3D-gedruckten Organe sind eine fortschrittliche Form der Gewebezüchtung, die die organische Alternative zu den zuvor erwähnten künstlichen Organimplantaten darstellt. Und wie diese künstlichen Organe werden auch diese gedruckten Organe eines Tages den Mangel an Organspenden verringern.

Allerdings stellen diese gedruckten Organe auch einen zusätzlichen Nutzen für die pharmazeutische Industrie dar, da diese gedruckten Organe für genauere und kostengünstigere Arzneimittel- und Impfstoffstudien verwendet werden können. Und da diese Organe mit patienteneigenen Stammzellen gedruckt werden, sinkt das Risiko, dass das Immunsystem des Patienten diese Organe abstößt, drastisch im Vergleich zu gespendeten Organen von Menschen, Tieren und bestimmten mechanischen Implantaten.

In der Zukunft, in den 2040er Jahren, werden fortschrittliche 3D-Biodrucker ganze Gliedmaßen drucken, die wieder am Stumpf von Amputierten befestigt werden können, wodurch Prothesen obsolet werden.

Gentherapie

Mit der Gentherapie beginnt die Wissenschaft, die Natur zu manipulieren. Dies ist eine Behandlungsform, die darauf abzielt, genetische Störungen zu korrigieren.

Einfach erklärt beinhaltet die Gentherapie, dass Ihr Genom (DNA) sequenziert wird; dann analysiert, um defekte Gene zu finden, die eine Krankheit verursachen; dann verändert/bearbeitet, um diese Defekte durch gesunde Gene zu ersetzen (heutzutage mit dem im vorherigen Kapitel erläuterten CRISPR-Tool); und dann schließlich diese jetzt gesunden Gene wieder in Ihren Körper einführen, um diese Krankheit zu heilen.

Einmal perfektioniert, könnte die Gentherapie zur Heilung einer Reihe von Krankheiten wie Krebs, AIDS, Mukoviszidose, Hämophilie, Diabetes, Herzkrankheiten und sogar ausgewählten körperlichen Behinderungen wie z Taubheit.

Gentechnik

Die Gesundheitsanwendungen der Gentechnik betreten eine echte Grauzone. Technisch gesehen sind Stammzellentwicklung und Gentherapie selbst Formen der Gentechnik, wenn auch milde. Die Anwendungen der Gentechnik, die die meisten Menschen betreffen, beinhalten jedoch das Klonen von Menschen und die Herstellung von Designer-Babys und Supermenschen.

Diese Themen überlassen wir unserer Serie Future of Human Evolution. Aber für die Zwecke dieses Kapitels gibt es eine gentechnische Anwendung, die nicht so umstritten ist … nun, es sei denn, Sie sind Veganer.

Derzeit arbeiten Unternehmen wie United Therapeutics daran gentechnisch veränderte Schweine mit Organen, die menschliche Gene enthalten. Der Grund für das Hinzufügen dieser menschlichen Gene besteht darin, zu verhindern, dass diese Schweineorgane vom Immunsystem des Menschen, dem sie implantiert wurden, abgestoßen werden.

Sobald dies erfolgreich ist, kann Vieh in großem Maßstab gezüchtet werden, um eine nahezu unbegrenzte Menge an Ersatzorganen für die „Xeno-Transplantation“ von Tier zu Mensch bereitzustellen. Dies stellt eine Alternative zu den oben genannten künstlichen und 3D-gedruckten Organen dar, mit dem Vorteil, dass sie billiger als künstliche Organe und technisch weiter entwickelt sind als 3D-gedruckte Organe. Allerdings wird die Zahl der Menschen, die aus ethischen und religiösen Gründen gegen diese Form der Organproduktion sind, wahrscheinlich dafür sorgen, dass diese Technologie nie wirklich zum Mainstream wird.

Keine körperlichen Verletzungen und Behinderungen mehr

Angesichts der Wäscheliste von technologischen vs. biologischen Behandlungsmethoden, die wir gerade besprochen haben, ist es wahrscheinlich, dass die Ära der dauerhaft Körperverletzungen und Behinderungen werden spätestens Mitte der 2040er Jahre ein Ende haben.

Und obwohl der Wettbewerb zwischen diesen diametralen Behandlungsmethoden nie wirklich verschwinden wird, wird ihre kollektive Wirkung im Großen und Ganzen eine wahre Errungenschaft in der menschlichen Gesundheitsversorgung darstellen.

Natürlich ist das nicht die ganze Geschichte. Zu diesem Zeitpunkt hat unsere Serie „Future of Health“ die prognostizierten Pläne zur Beseitigung von Krankheiten und körperlichen Verletzungen untersucht, aber was ist mit unserer psychischen Gesundheit? Im nächsten Kapitel werden wir erörtern, ob wir unseren Geist genauso leicht heilen können wie unseren Körper.