Kwantumrun

BEELDKREDIET: Kwantumrun

Einde van blijvende lichamelijke verwondingen en handicaps: Future of Health P4

David Tal, uitgever, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tue, 09 / 15 / 2020 - 05: 38

Om een einde te maken aan blijvende, fysieke verwondingen, moet onze samenleving een keuze maken: spelen we voor God met onze menselijke biologie of worden we een deelmachine?

Tot nu toe hebben we ons in onze Future of Health-serie gericht op de toekomst van geneesmiddelen en het genezen van ziekten. En hoewel ziekte de meest voorkomende reden is waarom we gebruik maken van ons gezondheidszorgsysteem, kunnen de minder voorkomende redenen vaak de ernstigste zijn.

Of u nu geboren bent met een lichamelijke handicap of een verwonding heeft die uw mobiliteit tijdelijk of permanent beperkt, de zorgmogelijkheden die momenteel beschikbaar zijn om u te behandelen, zijn vaak beperkt. We hebben gewoon niet de middelen om de schade die is aangericht door defecte genetica of ernstige verwondingen volledig te herstellen.

Maar tegen het midden van de jaren 2020 zal deze status-quo op zijn kop worden gezet. Dankzij de in het vorige hoofdstuk beschreven vooruitgang op het gebied van genoombewerking, evenals de vooruitgang in geminiaturiseerde computers en robotica, komt er een einde aan het tijdperk van permanente fysieke gebreken.

De mens als machine

Als het gaat om lichamelijk letsel waarbij een ledemaat is verloren, hebben mensen een verrassend gemak met het gebruik van machines en gereedschappen om weer mobiel te worden. Het meest voor de hand liggende voorbeeld, protheses, wordt al millennia gebruikt, waarnaar vaak wordt verwezen in de oude Griekse en Romeinse literatuur. In 2000 ontdekten archeologen de 3,000 jaar oude, gemummificeerde overblijfselen van een Egyptische edelvrouw die een teenprothese van hout en leer droeg.

Gezien deze lange geschiedenis van het gebruik van onze vindingrijkheid om een bepaald niveau van fysieke mobiliteit en gezondheid te herstellen, zou het geen verrassing moeten zijn dat het gebruik van moderne technologie om volledige mobiliteit te herstellen zonder het minste protest wordt verwelkomd.

Slimme protheses

Zoals hierboven vermeld, is het gebied van protheses oud, maar het is ook traag geëvolueerd. In de afgelopen decennia is hun comfort en levensechte uiterlijk verbeterd, maar het is pas in de afgelopen anderhalf jaar dat er echte vooruitgang is geboekt op het gebied van kosten, functionaliteit en bruikbaarheid.

Bijvoorbeeld, waar het ooit tot $ 100,000 zou kosten voor een aangepaste prothese, kunnen mensen nu gebruik 3D-printers om aangepaste protheses te bouwen (in sommige gevallen) voor minder dan $ 1,000.

Ondertussen, voor dragers van beenprothesen die het moeilijk vinden om op natuurlijke wijze te lopen of trappen te beklimmen, nieuwe bedrijven gebruiken het gebied van biomimicry om protheses te bouwen die zowel een natuurlijkere loop- als hardloopervaring bieden, terwijl ze ook de leercurve verminderen die nodig is om deze protheses te gebruiken.

Een ander probleem met prothetische benen is dat gebruikers ze vaak pijnlijk vinden om gedurende langere tijd te dragen, zelfs als ze op maat zijn gemaakt. Dat komt omdat gewichtdragende prothesen de huid en het vlees van de geamputeerde rond hun stomp dwingen om tussen hun bot en prothese te worden verpletterd. Een optie om dit probleem te omzeilen is om een soort universele connector rechtstreeks in het bot van de geamputeerde te installeren (vergelijkbaar met oculaire en tandheelkundige implantaten). Op die manier kunnen prothetische benen direct "in het bot worden geschroefd". Dit verwijdert de huid op vleespijn en stelt de geamputeerde ook in staat een reeks in massa geproduceerde protheses te kopen die niet langer in massa geproduceerd hoeven te worden.

Maar een van de meest opwindende veranderingen, vooral voor geamputeerden met prothetische armen of handen, is het gebruik van een zich snel ontwikkelende technologie genaamd Brain-Computer Interface (BCI).

Hersenaangedreven bionische beweging

Eerst besproken in onze Toekomst van computers serie, omvat BCI het gebruik van een implantaat of een hersenscanapparaat om uw hersengolven te volgen en deze te associëren met opdrachten om alles te besturen dat door een computer wordt uitgevoerd.

In feite heeft u het zich misschien niet gerealiseerd, maar het begin van BCI is al begonnen. Geamputeerden zijn nu robot ledematen testen direct gecontroleerd door de geest, in plaats van via sensoren die aan de stomp van de drager zijn bevestigd. Evenzo zijn mensen met ernstige handicaps (zoals quadriplegie) nu BCI gebruiken om hun gemotoriseerde rolstoelen te besturen en manipuleer robotarmen. Tegen het midden van de jaren 2020 zal BCI de standaard worden om geamputeerden en personen met een handicap te helpen een onafhankelijker leven te leiden. En tegen het begin van de jaren 2030 zal BCI zo geavanceerd zijn dat mensen met ruggengraatletsels weer kunnen lopen door hun loopgedachtecommando's door te geven aan hun onderlichaam via een ruggengraat implantaat.

Het maken van slimme protheses is natuurlijk niet het enige waarvoor toekomstige implantaten zullen worden gebruikt.

Slimme implantaten

Implantaten worden nu getest om hele organen te vervangen, met als langetermijndoel het elimineren van de wachttijden waarmee patiënten worden geconfronteerd bij het wachten op een donortransplantatie. Een van de meest besproken apparaten voor orgaanvervanging is het bionische hart. Er zijn verschillende ontwerpen op de markt gekomen, maar een van de meest veelbelovende is een: apparaat dat bloed door het lichaam pompt zonder een puls … geeft een geheel nieuwe betekenis aan de wandelende doden.

Er is ook een geheel nieuwe klasse implantaten die zijn ontworpen om de menselijke prestaties te verbeteren, in plaats van iemand simpelweg weer gezond te maken. Dit soort implantaten behandelen we in onze Toekomst van de menselijke evolutie series.

Maar als het gaat om gezondheid, is het laatste implantaattype dat we hier zullen noemen, de volgende generatie, gezondheidsregulerende implantaten. Zie deze als pacemakers die uw lichaam actief bewaken, uw biometrische gegevens delen met een gezondheidsapp op uw telefoon, en wanneer het het begin van een ziekte detecteert, worden medicijnen of elektrische stroom afgegeven om uw lichaam opnieuw in evenwicht te brengen.

Hoewel dit misschien als Sci-Fi klinkt, werkt DARPA (de geavanceerde onderzoekstak van het Amerikaanse leger) al aan een project genaamd KiesRx, een afkorting voor Electrical Prescriptions. Gebaseerd op het biologische proces dat bekend staat als neuromodulatie, zal dit kleine implantaat het perifere zenuwstelsel van het lichaam bewaken (de zenuwen die het lichaam verbinden met de hersenen en het ruggenmerg), en wanneer het een onbalans detecteert die tot ziekte kan leiden, zal het elektrische impulsen die dit zenuwstelsel in evenwicht brengen en het lichaam stimuleren om zichzelf te genezen.

Nanotechnologie die door je bloed zwemt

Nanotechnologie is een enorm onderwerp dat toepassingen heeft in een groot aantal verschillende gebieden en industrieën. In de kern is het een brede term voor elke vorm van wetenschap, techniek en technologie die materialen meet, manipuleert of incorporeert op een schaal van 1 en 100 nanometer. De onderstaande afbeelding geeft u een idee van de schaal waarin nanotech werkt.

In de context van gezondheid wordt nanotech onderzocht als een hulpmiddel dat een revolutie teweeg kan brengen in de gezondheidszorg door medicijnen en de meeste operaties tegen het einde van de jaren 2030 volledig te vervangen.

Anders gezegd, stel je voor dat je de beste medische apparatuur en kennis die nodig zijn om een ziekte te behandelen of een operatie uit te voeren, zou kunnen nemen en coderen in een dosis zoutoplossing - een dosis die in een spuit kan worden bewaard, overal kan worden vervoerd en kan worden geïnjecteerd in iedereen in nood van medische zorg. Als dit lukt, kan alles wat we in de laatste twee hoofdstukken van deze serie hebben besproken, overbodig worden.

Ido Bachelet, een vooraanstaand onderzoeker in chirurgische nanorobotica, envisions een dag waarop bij een kleine ingreep eenvoudigweg een arts een injectiespuit gevuld met miljarden voorgeprogrammeerde nanobots in een specifiek deel van uw lichaam injecteert.

Die nanobots zouden zich dan door je lichaam verspreiden, op zoek naar beschadigd weefsel. Eenmaal gevonden, zouden ze vervolgens enzymen gebruiken om de beschadigde weefselcellen weg te snijden van het gezonde weefsel. De gezonde cellen van het lichaam zouden dan worden gestimuleerd om zowel de beschadigde cellen af te voeren als het weefsel rond de holte te regenereren die is ontstaan door het verwijderen van het beschadigde weefsel. De nanobots kunnen zelfs omliggende zenuwcellen richten en onderdrukken om pijnsignalen te doven en ontstekingen te verminderen.

Met behulp van dit proces kunnen deze nanobots ook worden toegepast om verschillende vormen van kanker aan te vallen, evenals verschillende virussen en vreemde bacteriën die uw lichaam kunnen infecteren. En hoewel deze nanobots nog minstens 15 jaar verwijderd zijn van wijdverbreide medische acceptatie, is het werk aan deze technologie al volop aan de gang. De onderstaande infographic schetst hoe nanotech ooit ons lichaam opnieuw zou kunnen ontwerpen (via ActivistPost.com):

Regeneratieve geneeskunde

Met behulp van de overkoepelende term, regeneratieve geneeskunde, gebruikt deze onderzoekstak technieken op het gebied van tissue engineering en moleculaire biologie om de functie van zieke of beschadigde weefsels en organen te herstellen. In feite wil regeneratieve geneeskunde de cellen van uw lichaam gebruiken om zichzelf te herstellen, in plaats van uw lichaamscellen te vervangen of aan te vullen met protheses en machines.

In zekere zin is deze benadering van genezing veel natuurlijker dan de hierboven beschreven Robocop-opties. Maar gezien alle protesten en ethische zorgen die we de afgelopen twee decennia hebben gezien over genetisch gemodificeerd voedsel, stamcelonderzoek en recentelijk het klonen van mensen en genoombewerking, is het redelijk om te zeggen dat regeneratieve geneeskunde op hevige tegenstand zal stuiten.

Hoewel het gemakkelijk is om deze zorgen ronduit te negeren, is de realiteit dat het publiek een veel intiemer en intuïtiever begrip van technologie heeft dan biologie. Onthoud dat protheses al millennia bestaan; het kunnen lezen en bewerken van het genoom is pas mogelijk sinds 2001. Daarom worden veel mensen liever cyborgs dan dat er aan hun 'van God gegeven' genetica wordt gesleuteld.

Daarom hopen we als openbare dienst dat het korte overzicht van regeneratieve geneeswijzen hieronder het stigma rond het spelen van God zal helpen wegnemen. In volgorde van minst controversieel voor de meeste:

Vormveranderende stamcellen

Je hebt de afgelopen jaren waarschijnlijk veel gehoord over stamcellen, vaak niet in het beste licht. Maar tegen 2025 zullen stamcellen worden gebruikt om verschillende fysieke aandoeningen en verwondingen te genezen.

Voordat we uitleggen hoe ze zullen worden gebruikt, is het belangrijk om te onthouden dat stamcellen zich in elk deel van ons lichaam bevinden, wachtend om in actie te worden geroepen om beschadigd weefsel te herstellen. In feite zijn alle 10 biljoen cellen waaruit ons lichaam bestaat, afkomstig van die oorspronkelijke stamcellen uit de baarmoeder van je moeder. Naarmate je lichaam zich vormde, specialiseerden die stamcellen zich in hersencellen, hartcellen, huidcellen, enz.

Tegenwoordig kunnen wetenschappers bijna elke groep cellen in je lichaam omdraaien terug in die originele stamcellen. En dat is een groot probleem. Omdat stamcellen in staat zijn om te transformeren in elke cel in je lichaam, kunnen ze worden gebruikt om bijna elke wond te genezen.

Een vereenvoudigd voorbeeld van stamcellen op het werk houdt in dat artsen huidmonsters nemen van slachtoffers van brandwonden, deze in stamcellen veranderen, een nieuwe huidlaag in een petrischaaltje laten groeien en vervolgens die nieuw gegroeide huid gebruiken om de verbrande huid van de patiënt te transplanteren/vervangen. Op een meer geavanceerd niveau worden stamcellen momenteel getest als een behandeling om hartziekte genezen en zelfs genees de ruggengraat van dwarslaesie, waardoor ze weer kunnen lopen.

Maar een van de meer ambitieuze toepassingen van deze stamcellen maakt gebruik van nieuw gepopulariseerde 3D-printtechnologie.

3D bioprinten

3D bioprinting is de medische toepassing van 3D printen waarbij levende weefsels laag voor laag worden geprint. En in plaats van plastic en metalen te gebruiken zoals normale 3D-printers, gebruiken 3D-bioprinters (je raadt het al) stamcellen als bouwmateriaal.

Het algehele proces van het verzamelen en kweken van de stamcellen is hetzelfde als het proces dat is geschetst voor het voorbeeld van het slachtoffer van brandwonden. Zodra er echter voldoende stamcellen zijn gekweekt, kunnen ze vervolgens in de 3D-printer worden ingevoerd om vrijwel elke organische 3D-vorm te vormen, zoals vervangende huid, oren, botten, en in het bijzonder kunnen ze ook organen afdrukken.

Deze 3D-geprinte organen zijn een geavanceerde vorm van tissue engineering en vormen het organische alternatief voor de eerder genoemde kunstmatige orgaanimplantaten. En net als die kunstmatige organen, zullen deze bedrukte organen ooit het tekort aan orgaandonaties verminderen.

Dat gezegd hebbende, bieden deze bedrukte organen ook een bijkomend voordeel voor de farmaceutische industrie, aangezien deze bedrukte organen kunnen worden gebruikt voor nauwkeurigere en goedkopere geneesmiddelen- en vaccinproeven. En aangezien deze organen worden geprint met behulp van de eigen stamcellen van de patiënt, daalt het risico dat het immuunsysteem van de patiënt deze organen afstoot drastisch in vergelijking met gedoneerde organen van mensen, dieren en bepaalde mechanische implantaten.

Verder in de toekomst, tegen de jaren 2040, zullen geavanceerde 3D-bioprinters hele ledematen printen die opnieuw kunnen worden bevestigd aan de stomp van geamputeerden, waardoor protheses overbodig worden.

Gentherapie

Met gentherapie begint de wetenschap te knoeien met de natuur. Dit is een vorm van behandeling die is ontworpen om genetische aandoeningen te corrigeren.

Eenvoudig uitgelegd, gentherapie houdt in dat je genoom (DNA) wordt gesequenced; vervolgens geanalyseerd om defecte genen te vinden die een ziekte veroorzaken; vervolgens gewijzigd/bewerkt om die defecten te vervangen door gezonde genen (tegenwoordig met behulp van de CRISPR-tool die in het vorige hoofdstuk is uitgelegd); en dan eindelijk die nu gezonde genen opnieuw in je lichaam inbrengen om die ziekte te genezen.

Eenmaal geperfectioneerd, zou gentherapie kunnen worden gebruikt om een reeks ziekten te genezen, zoals kanker, aids, cystische fibrose, hemofilie, diabetes, hartaandoeningen, zelfs bepaalde lichamelijke handicaps zoals doofheid.

Genetische manipulatie

De toepassingen van genetische manipulatie in de gezondheidszorg betreden een echt grijs gebied. Technisch gesproken zijn stamcelontwikkeling en gentherapie zelf vormen van genetische manipulatie, zij het mild. De toepassingen van genetische manipulatie die de meeste mensen bezighouden, zijn echter het klonen van mensen en de manipulatie van designerbaby's en supermensen.

Deze onderwerpen laten we over aan onze serie Future of Human Evolution. Maar voor de doeleinden van dit hoofdstuk is er één toepassing van genetische manipulatie die niet zo controversieel is... nou ja, tenzij je veganist bent.

Momenteel werken bedrijven zoals United Therapeutics aan: genetisch gemanipuleerde varkens met organen die menselijke genen bevatten. De reden achter het toevoegen van deze menselijke genen is om te voorkomen dat deze varkensorganen worden afgewezen door het immuunsysteem van de mens waarin ze zijn geïmplanteerd.

Eenmaal succesvol, kan vee op grote schaal worden gekweekt om een bijna onbeperkte hoeveelheid vervangende organen te leveren voor "xeno-transplantatie" van dier op mens. Dit is een alternatief voor de bovenstaande kunstmatige en 3D-geprinte orgels, met als voordeel dat het goedkoper is dan kunstmatige orgels en technisch verder dan 3D-geprinte orgels. Dat gezegd hebbende, het aantal mensen met ethische en religieuze redenen om zich tegen deze vorm van orgaanproductie te verzetten, zal er waarschijnlijk voor zorgen dat deze technologie nooit echt mainstream wordt.

Geen lichamelijke verwondingen en handicaps meer

Gezien de waslijst van technologische versus biologische behandelingsmethoden die we zojuist hebben besproken, is het waarschijnlijk dat het tijdperk van blijvend lichamelijke verwondingen en handicaps zullen uiterlijk in het midden van de jaren 2040 eindigen.

En hoewel de concurrentie tussen deze diametrische behandelmethoden nooit echt zal verdwijnen, zal hun collectieve impact over het algemeen een echte prestatie zijn in de menselijke gezondheidszorg.

Dit is natuurlijk niet het hele verhaal. Op dit punt heeft onze Future of Health-serie de voorspelde plannen onderzocht om ziekte en lichamelijk letsel te elimineren, maar hoe zit het met onze geestelijke gezondheid? In het volgende hoofdstuk zullen we bespreken of we onze geest net zo gemakkelijk kunnen genezen als ons lichaam.