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영구적인 신체 상해 및 장애의 종식: Future of Health P4

David Tal, 발행인, 미래학자
@DavidTalWrites
링크드인

화, 09 / 15 / 2020 - 05 : 38

영구적이고 육체적인 부상을 끝내기 위해 우리 사회는 선택을 해야 합니다. 우리는 인간 생물학으로 신을 연기할 것인가 아니면 기계의 일부가 될 것인가?

지금까지 건강의 미래 시리즈에서 우리는 의약품 및 질병 치료의 미래에 초점을 맞추었습니다. 그리고 질병이 우리가 의료 시스템을 사용하는 가장 일반적인 이유이지만 덜 일반적인 이유가 종종 가장 중대할 수 있습니다.

신체 장애를 가지고 태어났거나 일시적 또는 영구적으로 이동성을 제한하는 부상을 입었더라도 현재 귀하를 치료할 수 있는 의료 옵션은 종종 제한적입니다. 우리는 결함이 있는 유전자나 심각한 부상으로 인한 손상을 완전히 복구할 도구가 없었습니다.

그러나 2020년대 중반이 되면 이러한 현상이 완전히 뒤집힐 것입니다. 앞 장에서 설명한 게놈 편집의 발전과 소형 컴퓨터, 로봇 공학의 발전으로 영구적인 신체적 허약의 시대는 막을 내리게 될 것입니다.

기계로서의 인간

사지를 잃은 신체 부상의 경우, 인간은 이동성을 회복하기 위해 기계와 도구를 사용하는 것에 놀라울 정도로 편안함을 느낍니다. 가장 확실한 예인 보철은 고대 그리스와 로마 문학에서 일반적으로 언급되는 수천 년 동안 사용되어 왔습니다. 2000년 고고학자들은 3,000년 된 유물을 발견했습니다. 미라화 된 유적 나무와 가죽으로 만든 의족발을 차고 있는 이집트 귀족 여성의 모습.

우리의 독창성을 사용하여 특정 수준의 신체적 이동성과 건강을 복원한 오랜 역사를 감안할 때 현대 기술을 사용하여 완전한 이동성을 복원하는 것이 조금도 항의 없이 환영받는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

스마트 보철

위에서 언급했듯이 보철 분야는 고대이지만 발전 속도도 더뎠습니다. 지난 수십 년 동안 편안함과 실제와 같은 외관이 개선되었지만 비용, 기능 및 사용성과 관련하여 이 분야에서 진정한 진전이 이루어진 것은 지난 XNUMX년 반 동안뿐입니다.

예를 들어, 한때 맞춤형 보철 비용이 최대 $100,000이던 곳에서 사람들은 이제 3D 프린터를 사용하여 맞춤형 보철물 제작 (일부 경우) $1,000 미만.

한편, 자연스럽게 걷거나 계단을 오르내리기가 어려운 의족 착용자들을 위해, 새로운 회사 그들은 생체 모방 분야를 사용하여 보다 자연스러운 걷기와 달리기 경험을 제공하는 보철물을 제작하는 동시에 이러한 보철물을 사용하는 데 필요한 학습 곡선을 줄입니다.

의족의 또 다른 문제는 사용자가 맞춤 제작한 경우에도 장시간 착용하는 것이 고통스럽다는 점입니다. 체중을 지탱하는 보철물이 절단된 사람의 그루터기 주위에 있는 피부와 살을 뼈와 보철물 사이에 짓이겨지게 하기 때문입니다. 이 문제를 해결하기 위한 한 가지 옵션은 절단 환자의 뼈에 일종의 범용 커넥터를 직접 설치하는 것입니다(안구 및 치과 임플란트와 유사). 그렇게 하면 의족을 직접 "뼈에 나사로 고정"할 수 있습니다. 이것은 피부 통증의 피부를 제거하고 절단 환자가 더 이상 대량 생산할 필요가 없는 대량 생산된 보철물을 구입할 수 있도록 합니다.

그러나 특히 의수나 손을 가진 절단 환자에게 가장 흥미로운 변화 중 하나는 BCI(Brain-Computer Interface)라는 빠르게 발전하는 기술의 사용입니다.

뇌로 구동되는 생체공학 운동

우리의 첫 번째 논의 컴퓨터의 미래 시리즈에서 BCI는 뇌파를 모니터링하고 컴퓨터에서 실행되는 모든 것을 제어하는 명령과 연결하기 위해 임플란트 또는 뇌 스캐닝 장치를 사용하는 것을 포함합니다.

사실 깨닫지 못했을 수도 있지만 BCI의 시작은 이미 시작되었습니다. 절단 환자는 지금 로봇 팔다리 테스트 착용자의 그루터기에 부착된 센서 대신 마음에 의해 직접 제어됩니다. 마찬가지로 중증 장애(예: 사지 마비)가 있는 사람들은 BCI를 사용하여 전동 휠체어 조종 로봇 팔을 조작합니다. 2020년대 중반까지 BCI는 절단 장애인과 장애인이 보다 독립적인 삶을 영위할 수 있도록 돕는 표준이 될 것입니다. 그리고 2030년대 초반까지 BCI는 보행 사고 명령을 하반신을 통해 하반신에 전달하여 척추 부상을 입은 사람들이 다시 걸을 수 있을 정도로 발전할 것입니다. 척추 임플란트.

물론 스마트 보철물을 만드는 것이 미래의 임플란트가 사용될 전부는 아닙니다.

스마트 임플란트

이식은 현재 장기 전체를 대체하기 위해 테스트되고 있으며 장기 목표는 기증자 이식을 기다릴 때 환자가 직면하는 대기 시간을 없애는 것입니다. 장기 대체 장치에 대해 가장 많이 언급되는 것은 생체 공학 심장입니다. 여러 디자인이 시장에 출시되었지만 가장 유망한 디자인은 맥박 없이 혈액을 온몸으로 펌프질하는 장치 ... 워킹 데드에게 완전히 새로운 의미를 부여합니다.

단순히 누군가를 건강한 상태로 되돌리는 대신 인간의 수행 능력을 향상시키도록 설계된 완전히 새로운 종류의 임플란트도 있습니다. 우리가 다룰 이러한 유형의 임플란트는 인간 진화의 미래 시리즈.

그러나 건강과 관련하여 여기서 마지막으로 언급할 임플란트 유형은 차세대 건강 조절 임플란트입니다. 이것들을 신체를 능동적으로 모니터링하고, 생체 인식을 휴대전화의 건강 앱과 공유하고, 질병의 발병을 감지하면 신체 균형을 재조정하기 위해 약이나 전류를 방출하는 심박 조정기로 생각하십시오.

공상과학 소설처럼 들릴지 모르지만 DARPA(미군 첨단 연구 기관)는 이미 일렉트릭엑스, 전기 처방전의 약자. 신경 조절로 알려진 생물학적 과정을 기반으로 하는 이 작은 임플란트는 신체의 말초 신경계(신체를 뇌와 척수에 연결하는 신경)를 모니터링하고 질병으로 이어질 수 있는 불균형을 감지하면 전기를 방출합니다. 이 신경계의 균형을 재조정하고 신체가 스스로 치유하도록 자극하는 충동.

혈액 속을 헤엄치는 나노기술

나노기술은 다양한 분야와 산업에 응용되는 거대한 주제입니다. 기본적으로 1 및 100 나노미터 규모의 재료를 측정, 조작 또는 통합하는 모든 형태의 과학, 공학 및 기술에 대한 광범위한 용어입니다. 아래 이미지는 나노 기술이 내부에서 작동하는 규모에 대한 감각을 제공합니다.

건강의 맥락에서 나노기술은 2030년대 후반까지 약물과 대부분의 수술을 완전히 대체함으로써 의료에 혁명을 일으킬 수 있는 도구로 조사되고 있습니다.

다시 말해, 질병을 치료하거나 수술을 수행하는 데 필요한 최고의 의료 장비와 지식을 가지고 이를 생리식염수로 인코딩할 수 있다고 상상해 보십시오. 의료의. 성공하면 이 시리즈의 마지막 두 장에서 논의한 모든 내용을 쓸모없게 만들 수 있습니다.

외과용 나노로봇의 선두주자인 Ido Bachelet은 구상 의사가 미리 프로그래밍된 수십억 개의 나노봇으로 채워진 주사기를 신체의 특정 부위에 주사하는 간단한 수술이 필요한 날입니다.

그런 다음 그 나노봇은 손상된 조직을 검색하면서 몸 전체로 퍼질 것입니다. 일단 발견되면 그들은 효소를 사용하여 건강한 조직에서 손상된 조직 세포를 잘라냅니다. 그러면 신체의 건강한 세포가 자극을 받아 손상된 세포를 처리하고 손상된 조직을 제거하여 생성된 공동 주변의 조직을 재생합니다. 나노봇은 통증 신호를 둔하게 하고 염증을 줄이기 위해 주변 신경 세포를 표적으로 삼고 억제할 수도 있습니다.

이 과정을 통해 이러한 나노봇은 다양한 형태의 암은 물론, 우리 몸을 감염시킬 수 있는 다양한 바이러스 및 외래 박테리아를 공격하는 데에도 적용될 수 있습니다. 그리고 이러한 나노봇이 널리 의료적으로 채택되기까지는 아직 최소 15년이 걸리지만 이 기술에 대한 작업은 이미 매우 진행 중입니다. 아래의 인포그래픽은 나노기술이 언젠가 우리 몸을 어떻게 재설계할 수 있는지 간략하게 설명합니다. ActivistPost.com):

재생 의학

포괄적 용어를 사용하여, 재생 의학, 이 연구 분야는 조직 공학 및 분자 생물학 분야의 기술을 사용하여 병에 걸리거나 손상된 조직 및 기관의 기능을 복원합니다. 기본적으로 재생 의학은 보철물과 기계로 신체의 세포를 교체하거나 증대시키는 대신 신체의 세포를 사용하여 스스로 복구하기를 원합니다.

어떤 면에서 치유에 대한 이러한 접근 방식은 위에서 설명한 Robocop 옵션보다 훨씬 더 자연스럽습니다. 그러나 지난 XNUMX년 동안 GMO 식품, 줄기 세포 연구, 가장 최근에는 인간 복제 및 게놈 편집에 대해 제기된 모든 항의와 윤리적 우려를 감안할 때 재생 의학이 큰 반대에 부딪힐 것이라고 말하는 것은 공평합니다.

이러한 우려를 완전히 무시하는 것은 쉽지만 현실은 대중이 생물학보다 기술에 대해 훨씬 더 친밀하고 직관적인 이해를 갖고 있다는 것입니다. 보철물은 수천 년 동안 사용되어 왔다는 것을 기억하십시오. 게놈을 읽고 편집할 수 있는 것은 2001년부터 가능했습니다. 그렇기 때문에 많은 사람들이 "신이 주신" 유전학을 조작하기보다 사이보그가 되기를 원합니다.

그래서 우리는 공익으로서 아래의 재생 의학 기술에 대한 간략한 개요가 신을 연기하는 것에 대한 오명을 제거하는 데 도움이 되기를 바랍니다. 가장 논쟁의 여지가 적은 순서로:

모양을 바꾸는 줄기 세포

당신은 아마도 지난 몇 년 동안 줄기 세포에 대해 많이 들었을 것입니다. 그러나 2025년까지 줄기 세포는 다양한 신체 상태와 부상을 치료하는 데 사용될 것입니다.

줄기 세포가 어떻게 사용될 것인지 설명하기 전에, 줄기 세포는 우리 몸의 모든 부분에 상주하며 손상된 조직을 복구하기 위한 조치를 기다리고 있다는 사실을 기억하는 것이 중요합니다. 사실, 우리 몸을 구성하는 10조 개의 세포는 모두 어머니의 자궁 내부의 초기 줄기 세포에서 유래했습니다. 몸이 형성되면서 그 줄기 세포는 뇌 세포, 심장 세포, 피부 세포 등으로 특화됩니다.

오늘날 과학자들은 이제 신체의 거의 모든 세포 그룹을 돌릴 수 있습니다. 원래의 줄기세포로 돌아가. 그리고 그것은 큰 문제입니다. 줄기 세포는 신체의 모든 세포로 변형될 수 있으므로 거의 모든 상처를 치료하는 데 사용할 수 있습니다.

단순화 예 직장에서 줄기세포의 경우 의사가 화상 피해자의 피부 샘플을 채취하여 줄기 세포로 전환하고 페트리 접시에서 새로운 피부 층을 성장시킨 다음 새로 자란 피부를 사용하여 화상 환자의 피부를 이식/대체하는 것을 포함합니다. 보다 발전된 수준에서 줄기 세포는 현재 치료로 테스트되고 있습니다. 심장병을 치료하다 심지어 하반신 마비 환자의 척수를 치료하다, 다시 걸을 수 있습니다.

그러나 이러한 줄기 세포의 보다 야심찬 사용 중 하나는 새로 대중화된 3D 프린팅 기술을 사용하는 것입니다.

3D 바이오프린팅

3D 바이오 프린팅은 3D 프린팅을 의료용으로 활용하여 생체 조직을 레이어별로 인쇄하는 것입니다. 그리고 일반 3D 프린터처럼 플라스틱과 금속을 사용하는 대신 3D 바이오 프린터는 건축 자재로 줄기 세포를 사용합니다.

줄기 세포를 수집하고 성장시키는 전반적인 과정은 화상 피해자의 예에서 설명한 과정과 동일합니다. 그러나 일단 충분한 줄기 세포가 자라면 3D 프린터에 공급되어 대체 피부, 귀, 뼈와 같은 대부분의 3D 유기적 형태를 형성할 수 있습니다. 인쇄 기관.

이 3D 인쇄된 장기는 앞서 언급한 인공 장기 이식에 대한 유기적 대안을 나타내는 조직 공학의 고급 형태입니다. 그리고 그러한 인공 장기와 마찬가지로 이 인쇄된 장기는 언젠가는 장기 기증의 부족을 줄일 것입니다.

즉, 이러한 인쇄된 장기는 더 정확하고 저렴한 약물 및 백신 시험에 사용될 수 있기 때문에 제약 산업에 추가적인 이점을 제공합니다. 그리고 이러한 장기는 환자 자신의 줄기 세포를 사용하여 인쇄되기 때문에 환자의 면역 체계가 이러한 장기를 거부할 위험은 인간, 동물 및 특정 기계 이식에서 기증된 장기와 비교할 때 크게 감소합니다.

더 먼 미래인 2040년대에는 첨단 3D 바이오 프린터가 팔다리 전체를 인쇄하여 절단된 사람의 그루터기에 다시 부착할 수 있게 되어 보철물이 더 이상 사용되지 않게 될 것입니다.

유전자 치료

유전자 치료를 통해 과학은 자연을 훼손하기 시작합니다. 이것은 유전적 장애를 교정하기 위해 고안된 치료의 한 형태입니다.

간단히 설명하면, 유전자 치료에는 게놈(DNA) 염기서열 분석이 포함됩니다. 그런 다음 질병을 일으키는 결함이 있는 유전자를 찾기 위해 분석됩니다. 그런 다음 해당 결함을 건강한 유전자로 대체하기 위해 변경/편집됨(요즘은 이전 장에서 설명한 CRISPR 도구 사용). 그런 다음 마침내 지금은 건강한 유전자를 몸에 다시 도입하여 질병을 치료할 수 있습니다.

일단 완성되면 유전자 요법은 암, AIDS, 낭포성 섬유증, 혈우병, 당뇨병, 심장병과 같은 다양한 질병을 치료하는 데 사용될 수 있습니다. 귀 먹음.

유전 공학

유전 공학의 의료 응용 프로그램은 진정한 회색 영역에 들어갑니다. 기술적으로 말해서, 줄기 세포 발달과 유전자 치료는 그 자체가 유전 공학의 한 형태이지만, 가볍습니다. 그러나 대부분의 사람들이 관심을 갖는 유전 공학의 응용 프로그램에는 인간 복제와 디자이너 아기 및 초인적인 공학이 포함됩니다.

이 주제는 인간 진화의 미래 시리즈에 남겨둘 것입니다. 그러나 이 장의 목적을 위해, 논쟁의 여지가 없는 유전 공학 응용 프로그램이 하나 있습니다. 글쎄요, 채식주의자가 아니라면 말이죠.

현재 United Therapeutics와 같은 회사는 유전자 조작 돼지 인간의 유전자를 포함하는 기관. 이러한 인간 유전자를 추가하는 이유는 돼지 장기가 이식된 인간의 면역 체계에 의해 거부되는 것을 피하기 위함입니다.

일단 성공하면 가축을 대규모로 재배하여 동물에서 인간으로의 "이종 이식"을 위한 대체 장기를 거의 무제한으로 공급할 수 있습니다. 이것은 위의 인공 장기 및 3D 인쇄 장기에 대한 대안을 나타내며, 인공 장기보다 저렴하고 3D 인쇄 장기보다 기술적으로 더 나은 이점이 있습니다. 그렇긴 하지만, 이러한 형태의 장기 생산에 반대하는 윤리적, 종교적 이유를 가진 많은 사람들이 이 기술이 진정한 주류가 되지 않도록 할 것입니다.