Quantumrun

KUVAKrediitti: Quantumrun

Pysyvien fyysisten vammojen ja vammojen loppu: terveyden tulevaisuus P4

David Tal, kustantaja, futuristi
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tiistaina 09 - 15:2020

Pysyvien fyysisten vammojen lopettamiseksi yhteiskuntamme on tehtävä valinta: Leikimmekö Jumalaa ihmisbiologiamme kanssa vai tulemmeko osaksi konetta?

Tähän mennessä Future of Health -sarjassamme olemme keskittyneet lääkkeiden tulevaisuuteen ja sairauksien parantamiseen. Ja vaikka sairaus on yleisin syy, miksi käytämme terveydenhuoltojärjestelmäämme, vähemmän yleiset syyt voivat usein olla vakavimpia.

Olitpa syntynyt fyysisesti vammaisena tai vamma, joka rajoittaa tilapäisesti tai pysyvästi liikkuvuuttasi, tällä hetkellä käytettävissäsi olevat hoitovaihtoehdot ovat usein rajallisia. Meillä ei vain ole ollut työkaluja korjataksemme täydellisesti viallisen genetiikan tai vakavien vammojen aiheuttamia vahinkoja.

Mutta 2020-luvun puoliväliin mennessä tämä status quo kääntyy päälaelleen. Edellisessä luvussa kuvatun genomin editoinnin sekä miniatyrisoitujen tietokoneiden ja robotiikan edistyksen ansiosta aikakauden pysyvät fyysiset vammat tulevat loppumaan.

Mies kuin kone

Mitä tulee fyysisiin vammoihin, joihin liittyy raajan menetys, ihmisillä on yllättävän mukavaa käyttää koneita ja työkaluja liikkuvuuden palauttamiseen. Ilmeisin esimerkki, proteesit, on ollut käytössä vuosituhansia, ja siihen viitataan yleisesti antiikin kreikkalaisessa ja roomalaisessa kirjallisuudessa. Vuonna 2000 arkeologit löysivät 3,000 vuotta vanhan muumioituneet jäänteet egyptiläisestä aatelisnaisesta, jolla oli puusta ja nahasta tehty varvasproteesi.

Koska olemme käyttäneet kekseliäisyyttämme tietyn tason fyysisen liikkuvuuden ja terveyden palauttamiseen pitkään, ei pitäisi tulla yllätyksenä, että modernin teknologian käyttö täyden liikkuvuuden palauttamiseksi on tervetullutta ilman pienintäkään vastalausetta.

Älykäs proteesi

Kuten edellä mainittiin, vaikka proteesin ala on ikivanha, se on myös kehittynyt hitaasti. Viime vuosikymmeninä on nähty parannuksia niiden mukavuudessa ja todenmukaisessa ulkonäössä, mutta vasta viimeisen puolentoista vuosikymmenen aikana alalla on tapahtunut todellista edistystä kustannusten, toiminnallisuuden ja käytettävyyden suhteen.

Esimerkiksi silloin, kun yksilöllinen proteesi maksoi 100,000 XNUMX dollaria, ihmiset voivat nyt Käytä 3D-tulostimia räätälöityjen proteesien rakentamiseen (joissakin tapauksissa) alle 1,000 XNUMX dollarilla.

Jalkaproteesien käyttäjille, joiden on vaikea kävellä tai kiivetä portaissa luonnollisesti, uusia yrityksiä hyödyntävät biomimikria rakentaakseen proteeseja, jotka tarjoavat sekä luonnollisemman kävely- että juoksukokemuksen ja leikkaavat samalla näiden proteesien käyttämiseen tarvittavaa oppimiskäyrää.

Toinen jalkaproteeseihin liittyvä ongelma on, että käyttäjät pitävät niitä usein tuskallisena pitkiä aikoja, vaikka ne olisivatkin räätälöityjä. Tämä johtuu siitä, että painoa kantavat proteesit pakottavat amputoidun ihon ja lihan kannon ympärillä murskautumaan luun ja proteesin väliin. Yksi vaihtoehto tämän ongelman kiertämiseksi on asentaa eräänlainen yleisliitin suoraan amputoidun luuhun (samanlainen kuin silmä- ja hammasimplantteja). Tällä tavalla jalkaproteesit voidaan "kiertää suoraan luuhun". Tämä poistaa ihon lihaskivuista ja antaa myös amputoidulle mahdollisuuden ostaa sarjan massatuotettuja proteeseja, joita ei enää tarvitse massatuotantoa.

Mutta yksi jännittävimmistä muutoksista, erityisesti amputoiduille, joilla on proteesit käsivarret tai kädet, on nopeasti kehittyvän Brain-Computer Interface (BCI) -tekniikan käyttö.

Aivovoimalla toimiva bioninen liike

Käsiteltiin ensimmäisenä artikkelissamme Tietokoneiden tulevaisuus BCI-sarjassa käytetään implanttia tai aivoskannauslaitetta aivoaaltojen seuraamiseen ja niiden yhdistämiseen komentoihin, joilla ohjataan kaikkea, mitä tietokoneella ohjataan.

Itse asiassa et ehkä ymmärtänyt sitä, mutta BCI:n alku on jo alkanut. Amputoidut ovat nyt robottiraajojen testaus suoraan mielen ohjaamaa käyttäjän kantoon kiinnitettyjen antureiden sijaan. Samoin vakavasti vammaiset (kuten nelijalkaiset) ovat nyt käyttävät BCI:tä moottoroitujen pyörätuoliensa ohjaamiseen ja manipuloida robottikäsiä. 2020-luvun puoliväliin mennessä BCI:stä tulee standardi, joka auttaa amputoituja ja vammaisia ihmisiä elämään itsenäisempää elämää. Ja 2030-luvun alkuun mennessä BCI:stä tulee tarpeeksi kehittynyt, jotta selkäydinvammaiset ihmiset voivat kävellä uudelleen välittämällä kävelyajatuskäskynsä alavartaloonsa selkärangan implantti.

Älykkäiden proteesien valmistaminen ei tietenkään ole kaikki, mihin tulevia implantteja käytetään.

Älykkäät implantit

Implantteja testataan nyt kokonaisten elinten korvaamiseksi, ja pitkän aikavälin tavoitteena on eliminoida odotusajat, joita potilaat joutuvat odottamaan luovuttajan siirtoa. Yksi puhutuimmista elinkorvauslaitteista on bioninen sydän. Useita malleja on tullut markkinoille, mutta lupaavimpia on mm laite, joka pumppaa verta ympäri kehoa ilman pulssia … antaa käveleville kuolleille aivan uuden merkityksen.

On myös täysin uusi implanttiluokka, joka on suunniteltu parantamaan ihmisen suorituskykyä sen sijaan, että se yksinkertaisesti palauttaisi jonkun terveen tilaan. Tämäntyyppiset implantit kattavat meidän Ihmisen evoluution tulevaisuus sarja.

Mutta mitä tulee terveyteen, viimeinen implanttityyppi, jonka mainitsemme tässä, ovat seuraavan sukupolven, terveyttä säätelevät implantit. Ajattele näitä sydämentahdistimina, jotka tarkkailevat kehoasi aktiivisesti, jakavat biometriset tietosi puhelimesi terveyssovelluksen kanssa ja vapauttavat lääkkeitä tai sähkövirtoja, kun ne havaitsevat sairauden alkamisen tasapainottaakseen kehoasi.

Vaikka tämä saattaa kuulostaa sci-filtä, DARPA (Yhdysvaltain armeijan edistynyt tutkimusosasto) työskentelee jo projektin parissa ElectRx, lyhenne sanoista Electrical Prescriptions. Tämä neuromodulaatioksi kutsuttuun biologiseen prosessiin perustuva pieni implantti valvoo kehon ääreishermostoa (hermoja, jotka yhdistävät kehon aivoihin ja selkäytimeen), ja havaitessaan epätasapainon, joka voi johtaa sairauteen, se vapauttaa sähköä. impulsseja, jotka tasapainottavat hermostoa ja stimuloivat kehoa parantamaan itsensä.

Nanoteknologia ui veressäsi

Nanoteknologia on valtava aihe, jolla on sovelluksia monilla eri aloilla ja toimialoilla. Pohjimmiltaan se on laaja termi kaikille tieteen, tekniikan ja teknologian muodoille, jotka mittaavat, käsittelevät tai sisällyttävät materiaaleja 1 ja 100 nanometrin asteikolla. Alla oleva kuva antaa sinulle käsityksen nanotekniikan mittakaavasta.

Terveyden alalla nanoteknologiaa tutkitaan työkaluna, joka voisi mullistaa terveydenhuollon korvaamalla lääkkeet ja useimmat leikkaukset kokonaan 2030-luvun loppuun mennessä.

Toisin sanoen kuvittele, että voisit ottaa parhaat lääketieteelliset laitteet ja tiedot, joita tarvitaan sairauden hoitoon tai leikkaukseen ja koodata se annokseksi suolaliuosta – annokseksi, joka voidaan säilyttää ruiskuun, lähettää minne tahansa ja ruiskuttaa kenelle tahansa sitä tarvitsevalle. sairaanhoidosta. Jos onnistuu, se voi tehdä kaiken, mitä keskustelimme tämän sarjan kahdessa viimeisessä luvussa, vanhentuneeksi.

Ido Bachelet, johtava kirurgisen nanorobotiikan tutkija, visioi päivä, jolloin pieni leikkaus edellyttää, että lääkäri pistää ruiskun, joka on täynnä miljardeja esiohjelmoituja nanobotteja kehosi kohdealueelle.

Nämä nanobotit leviäisivät sitten kehosi läpi etsiessään vaurioituneita kudoksia. Kun ne löydettiin, he leikkaavat vaurioituneet kudossolut pois terveestä kudoksesta entsyymeillä. Elimistön terveitä soluja stimuloidaan sitten sekä hävittämään vaurioituneet solut että uudistamaan kudosta vaurioituneen kudoksen poistamisesta syntyneen ontelon ympärillä. Nanobotit voivat jopa kohdistaa ja tukahduttaa ympäröiviä hermosoluja tylsistämään kipusignaaleja ja vähentämään tulehdusta.

Tämän prosessin avulla näitä nanobotteja voidaan myös käyttää hyökkäämään erilaisten syöpien muotoja sekä erilaisia viruksia ja vieraita bakteereja vastaan, jotka voivat tartuttaa kehosi. Ja vaikka nämä nanobotit ovat vielä vähintään 15 vuoden päässä laajasta lääketieteellisestä käyttöönotosta, työ tämän tekniikan parissa on jo pitkälti käynnissä. Alla oleva infografiikka hahmottelee, kuinka nanoteknologia voisi jonain päivänä suunnitella kehomme uudelleen (via ActivistPost.com):

Regeneratiivinen lääketiede

Kattotermiä käyttäen, uudistava lääketiedeTämä tutkimushaara käyttää kudostekniikan ja molekyylibiologian tekniikoita sairaiden tai vaurioituneiden kudosten ja elinten toiminnan palauttamiseksi. Pohjimmiltaan regeneratiivinen lääketiede haluaa käyttää kehosi soluja korjaamaan itsensä sen sijaan, että se korvaisi tai täydentäisi kehosi soluja proteesilla ja koneilla.

Tämä lähestymistapa paranemiseen on tavallaan paljon luonnollisempi kuin yllä kuvatut Robocop-vaihtoehdot. Mutta kun otetaan huomioon kaikki protestit ja eettiset huolenaiheet, joita olemme nähneet viimeisten kahden vuosikymmenen aikana koskien GMO-ruokia, kantasolututkimusta ja viimeksi ihmisen kloonausta ja genomin muokkaamista, on reilua sanoa, että regeneratiivinen lääketiede kohtaa voimakasta vastustusta.

Vaikka nämä huolenaiheet on helppo hylätä suoraan, todellisuus on, että yleisöllä on paljon intiimimpi ja intuitiivisempi ymmärrys tekniikasta kuin biologiasta. Muista, että proteesit ovat olleet olemassa vuosituhansia; genomin lukeminen ja muokkaaminen on ollut mahdollista vasta vuodesta 2001. Siksi monet ihmiset mieluummin ryhtyvät kyborgeiksi kuin joutuisivat "Jumalan antamaan" genetiikkaansa puuhailemaan.

Siksi toivomme julkisena palveluna, että alla oleva regeneratiivisen lääketieteen tekniikoiden lyhyt katsaus auttaa poistamaan leimautumisen, joka liittyy Jumalan pelaamiseen. Useimmille vähiten kiistanalainen järjestys:

Muotoa muuttavat kantasolut

Olet luultavasti kuullut paljon kantasoluista viime vuosina, usein et parhaassa valossa. Vuoteen 2025 mennessä kantasoluja käytetään kuitenkin useiden fyysisten sairauksien ja vammojen parantamiseen.

Ennen kuin selitämme, kuinka niitä käytetään, on tärkeää muistaa, että kantasolut sijaitsevat kehomme kaikissa osissa ja odottavat, että ne saadaan toimimaan vaurioituneen kudoksen korjaamiseksi. Itse asiassa kaikki 10 biljoonaa solua, jotka muodostavat kehomme, ovat peräisin noista alkuperäisistä kantasoluista äitisi kohdusta. Kun kehosi muodostui, nämä kantasolut erikoistuivat aivosoluiksi, sydänsoluiksi, ihosoluiksi jne.

Nykyään tutkijat pystyvät nyt kääntämään melkein minkä tahansa kehosi soluryhmän takaisin alkuperäisiin kantasoluihin. Ja se on iso juttu. Koska kantasolut voivat muuttua kehosi soluiksi, niitä voidaan käyttää lähes minkä tahansa haavan parantamiseen.

Yksinkertaistettu esimerkki Kantasolujen käsittelyssä lääkärit ottavat ihonäytteitä palovammojen uhreista, muuttavat ne kantasoluiksi, kasvattavat uuden ihokerroksen petrimaljassa ja käyttävät sitten tätä äskettäin kasvanutta ihoa potilaan palaneen ihon siirtämiseen/korvaamiseen. Edistyneemmällä tasolla kantasoluja testataan parhaillaan hoitona parantaa sydänsairauksia ja jopa parantaa paraplegiikan selkäytimet, jolloin he voivat kävellä uudelleen.

Mutta yksi näiden kantasolujen kunnianhimoisimmista käyttötavoista käyttää äskettäin suosittua 3D-tulostustekniikkaa.

3D-biopainatus

3D-biotulostus on 3D-tulostuksen lääketieteellinen sovellus, jossa elävät kudokset tulostetaan kerros kerrokselta. Ja sen sijaan, että käyttäisivät muovia ja metalleja kuten tavallisia 3D-tulostimia, 3D-biotulostimet käyttävät (arvasitte) kantasoluja rakennusmateriaalina.

Kantasolujen keräämisen ja kasvattamisen yleinen prosessi on sama kuin palovamman uhrin esimerkissä kuvattu prosessi. Kuitenkin, kun tarpeeksi kantasoluja on kasvatettu, ne voidaan syöttää 3D-tulostimeen useimpien orgaanisten 3D-muotojen muodostamiseksi, kuten korvaava iho, korvat, luut, ja erityisesti ne voivat myös tulostaa elimet.

Nämä 3D-painetut elimet ovat edistynyt kudostekniikan muoto, joka edustaa orgaanista vaihtoehtoa aiemmin mainituille keinotekoisille elinimplanteille. Ja kuten nuo keinoelimet, nämä painetut elimet vähentävät jonakin päivänä elinluovutusten puutetta.

Nämä painetut elimet tuovat kuitenkin lisäetua lääketeollisuudelle, koska näitä painettuja elimiä voidaan käyttää tarkempiin ja halvempiin lääke- ja rokotekokeiluun. Ja koska nämä elimet tulostetaan käyttämällä potilaan omia kantasoluja, riski, että potilaan immuunijärjestelmä hylkää nämä elimet, pienenee huomattavasti verrattuna ihmisten, eläinten ja tiettyjen mekaanisten implanttien luovutettuihin elimiin.

Tulevaisuudessa 2040-luvulle mennessä edistyneet 3D-biotulostimet tulostavat kokonaisia raajoja, jotka voidaan kiinnittää uudelleen amputoitujen kantoon, mikä tekee proteeseista vanhentuneita.

Geeniterapia

Geeniterapian avulla tiede alkaa peukaloida luontoa. Tämä on hoitomuoto, joka on suunniteltu korjaamaan geneettisiä häiriöitä.

Yksinkertaisesti selitettynä geeniterapiaan kuuluu genomi (DNA) sekvensointi; sitten analysoidaan löytääkseen vialliset geenit, jotka aiheuttavat sairauden; sitten muutettu/muokattu korvaamaan nämä viat terveillä geeneillä (nykyään käyttämällä edellisessä luvussa selitettyä CRISPR-työkalua); ja sitten lopulta tuoda ne nyt terveet geenit takaisin kehoosi parantaaksesi mainitun taudin.

Kun geeniterapiaa on täydennetty, sitä voitaisiin käyttää useiden sairauksien, kuten syövän, AIDSin, kystisen fibroosin, hemofilian, diabeteksen, sydänsairauksien, ja jopa tiettyjen fyysisten vammojen, kuten esim. kuurous.

Geenitekniikka

Geenitekniikan terveydenhuollon sovellukset siirtyvät todelliselle harmaalle alueelle. Teknisesti ottaen kantasolujen kehittäminen ja geeniterapia ovat itsessään geenitekniikan muotoja, vaikkakin lieviä. Useimpia ihmisiä koskeviin geenitekniikan sovelluksiin liittyy kuitenkin ihmisen kloonausta ja suunnittelijavauvojen ja superihmisten suunnittelua.

Nämä aiheet jätämme Future of Human Evolution -sarjaamme. Mutta tämän luvun tarkoituksia varten on yksi geenitekniikan sovellus, joka ei ole niin kiistanalainen… no, ellet ole vegaani.

Tällä hetkellä United Therapeuticsin kaltaiset yritykset työskentelevät geneettisesti muunneltuja sikoja elimillä, jotka sisältävät ihmisen geenejä. Syynä näiden ihmisgeenien lisäämiseen on välttää näiden sian elinten hylkääminen sen ihmisen immuunijärjestelmästä, johon ne on istutettu.

Kun se on onnistunut, karjaa voidaan kasvattaa suuressa mittakaavassa lähes rajattoman määrän korvaavia elimiä varten eläimestä ihmiseen tapahtuvaa "kseno-siirtoa varten". Tämä edustaa vaihtoehtoa yllä oleville keinotekoisille ja 3D-painetuille elimille, jonka etuna on halvempi kuin keinotekoiset elimet ja teknisesti pidemmälle kuin 3D-painetut elimet. Kuitenkin ihmisten määrä, joilla on eettisiä ja uskonnollisia syitä vastustaa tällaista elinten tuotantoa, varmistaa todennäköisesti sen, että tämä tekniikka ei koskaan mene todella valtavirtaan.

Ei enää fyysisiä vammoja ja vammoja

Ottaen huomioon teknisten vs. biologisten käsittelymenetelmien pyykkiluettelon, josta juuri keskustelimme, on todennäköistä, että pysyvä fyysiset vammat ja vammat loppuvat viimeistään 2040-luvun puolivälissä.

Ja vaikka kilpailu näiden diametraalisten hoitomenetelmien välillä ei katoa koskaan, niiden yhteinen vaikutus edustaa todellista saavutusta ihmisten terveydenhuollossa.

Tämä ei tietenkään ole koko tarina. Tähän mennessä Future of Health -sarjassamme on selvitetty ennustettuja suunnitelmia sairauksien ja fyysisten vammojen poistamiseksi, mutta entä mielenterveytemme? Seuraavassa luvussa keskustelemme siitä, voimmeko parantaa mielemme yhtä helposti kuin kehomme.