Quantumrun

КРЕДИТ ЗОБРАЖЕННЯ: Quantumrun

Кінець постійних фізичних ушкоджень та інвалідності: майбутнє здоров'я P4

Девід Тал, видавець, футуролог
@DavidTalWrites
LinkedIn

Вт, 09 - 15:2020

Щоб покінчити з постійними фізичними травмами, наше суспільство мусить зробити вибір: грати в Бога з нашою людською біологією чи стати частиною машини?

Досі в нашій серії «Майбутнє здоров’я» ми зосереджувалися на майбутньому фармацевтики та лікування хвороб. І хоча хвороба є найпоширенішою причиною, через яку ми звертаємося до нашої системи охорони здоров’я, менш поширені причини часто можуть бути найсерйознішими.

Незалежно від того, чи ви народилися з фізичною вадою чи отримали травму, яка тимчасово чи назавжди обмежує вашу мобільність, наразі доступні варіанти охорони здоров’я для вашого лікування часто обмежені. У нас просто не було інструментів, щоб повністю відновити шкоду, завдану неправильною генетикою чи серйозними травмами.

Але до середини 2020-х цей статус-кво буде перевернуто з ніг на голову. Завдяки прогресу в редагуванні геному, описаному в попередньому розділі, а також прогресу в мініатюрних комп’ютерах і робототехніці, ера постійних фізичних захворювань закінчиться.

Людина як машина

Коли мова заходить про тілесні ушкодження, які включають втрату кінцівки, людям на диво зручно використовувати машини та інструменти для відновлення рухливості. Найбільш очевидний приклад, протезування, використовувався протягом тисячоліть, часто згадується в давньогрецькій і римській літературі. У 2000 році археологи виявили 3,000-річний, муміфіковані останки єгипетської знатної жінки, яка носила протез пальця на нозі з дерева та шкіри.

Враховуючи таку довгу історію використання нашої винахідливості для відновлення певного рівня фізичної мобільності та здоров’я, не повинно бути несподіванкою, що використання сучасних технологій для відновлення повної мобільності вітається без найменшого протесту.

Розумне протезування

Як згадувалося вище, хоча галузь протезування є стародавньою, вона також повільно розвивалася. За останні кілька десятиліть ми побачили покращення їх комфорту та реалістичного вигляду, але лише за останні півтора десятиліття було досягнуто справжнього прогресу в цій галузі, що стосується вартості, функціональності та зручності використання.

Наприклад, якщо колись індивідуальний протез коштував до 100,000 XNUMX доларів США, тепер люди можуть використовувати 3D-принтери для створення протезів на замовлення (у деяких випадках) менш ніж за 1,000 доларів США.

Тим часом для тих, хто носить протези на ногах, яким важко ходити або підніматися сходами природним шляхом, нові компанії використовують сферу біомімікрії для створення протезів, які забезпечують більш природний досвід ходьби та бігу, а також скорочують криву навчання, необхідну для використання цих протезів.

Ще одна проблема з протезами ніг полягає в тому, що користувачам часто боляче їх носити протягом тривалого періоду часу, навіть якщо вони виготовлені на замовлення. Це тому, що несучі протези змушують шкіру та м’ясо людини з ампутованими кінцівками розчавлюватись між кісткою та протезом. Одним із варіантів вирішення цієї проблеми є встановлення свого роду універсального з’єднувача безпосередньо в кістку пацієнта з ампутацією (подібно до очних і зубних імплантатів). Таким чином, протези ніг можна безпосередньо «вгвинтити в кістку». Це видаляє шкіру на болі в тілі, а також дозволяє пацієнту з ампутованими кінцівками придбати ряд протезів масового виробництва, які більше не потребують масового виробництва.

Але однією з найбільш захоплюючих змін, особливо для людей з ампутованими кінцівками з протезами рук або кистей, є використання технології, що швидко розвивається, під назвою Brain-Computer Interface (BCI).

Біонічний рух, керований мозком

Вперше обговорено в нашому Майбутнє комп'ютерів BCI передбачає використання імплантату або пристрою для сканування мозку для моніторингу ваших мозкових хвиль і пов’язування їх із командами для керування всім, що виконується комп’ютером.

Насправді, ви могли цього не усвідомлювати, але початок BCI вже почався. Інваліди зараз тестування роботизованих кінцівок керується безпосередньо розумом, а не через датчики, прикріплені до культі власника. Подібним чином зараз є люди з серйозними вадами (наприклад, паралізовані паралічами). використання BCI для керування своїми моторизованими інвалідними візками і маніпулювати роботами. До середини 2020-х років BCI стане стандартом допомоги людям з ампутованими кінцівками та особам з обмеженими можливостями вести більш незалежне життя. А на початку 2030-х років ІМТ стане достатньо розвинутим, щоб дозволити людям з ушкодженнями хребта знову ходити, передаючи команди своєї ходьби на нижню частину тулуба через спинальний імплантат.

Звичайно, виготовлення розумних протезів — це не все, для чого використовуватимуться майбутні імпланти.

Розумні імпланти

Тепер імплантати випробовуються на заміну цілих органів, з довгостроковою метою – скоротити час очікування, з яким стикаються пацієнти, очікуючи на донорську трансплантацію. Серед найбільш обговорюваних пристроїв для заміни органів – біонічне серце. Кілька дизайнів вийшли на ринок, але серед найбільш перспективних є a пристрій, який перекачує кров по тілу без пульсу … надає абсолютно нового значення ходячим мерцям.

Існує також абсолютно новий клас імплантатів, призначених для покращення працездатності людини, а не для простого повернення людини до здорового стану. Ці типи імплантатів ми розглянемо в нашій статті Майбутнє еволюції людини серії.

Але, оскільки це стосується здоров’я, останній тип імплантатів, про який ми тут згадаємо, – це імплантати наступного покоління, які регулюють здоров’я. Думайте про них як про кардіостимулятори, які активно контролюють ваше тіло, передають ваші біометричні дані програмі здоров’я на вашому телефоні, і коли вона відчуває початок хвороби, випускає ліки або електричний струм для відновлення балансу вашого тіла.

Хоча це може звучати як наукова фантастика, DARPA (підрозділ передових досліджень американських військових) уже працює над проектом під назвою ElectRx, скорочення від Electrical Prescriptions. Базуючись на біологічному процесі, відомому як нейромодуляція, цей крихітний імплантат контролюватиме периферичну нервову систему організму (нерви, які з’єднують тіло з головним і спинним мозком), і коли він виявляє дисбаланс, який може призвести до хвороби, вивільняє електричний струм. імпульси, які відновлять баланс цієї нервової системи, а також стимулюють організм до самовідновлення.

Нанотехнології пливуть у вашій крові

Нанотехнології — це величезна тема, яка має застосування в найрізноманітніших сферах і галузях. За своєю суттю, це широкий термін для будь-якої форми науки, техніки та технологій, які вимірюють, маніпулюють або включають матеріали в масштабі від 1 до 100 нанометрів. Зображення нижче дасть вам уявлення про масштаб роботи нанотехнологій.

У контексті охорони здоров’я нанотехнології досліджуються як інструмент, який міг би революціонізувати охорону здоров’я, повністю замінивши ліки та більшість операцій до кінця 2030-х років.

Іншими словами, уявіть, що ви можете взяти найкраще медичне обладнання та знання, необхідні для лікування хвороби чи операції, і закодувати їх у дозу фізіологічного розчину — дозу, яку можна зберігати в шприці, відправляти куди завгодно та вводити будь-кому, хто цього потребує. медичної допомоги. У разі успіху це може зробити все, що ми обговорювали в останніх двох розділах цієї серії, застарілим.

Ідо Бачелет, провідний дослідник хірургічної нанороботи, передбачення день, коли незначна операція передбачає просто введення лікаря шприцом, наповненим мільярдами попередньо запрограмованих наноботів, у цільову область вашого тіла.

Потім ці наноботи поширюватимуться по вашому тілу, шукаючи пошкоджені тканини. Після виявлення вони використовували ферменти, щоб відрізати клітини пошкодженої тканини від здорової тканини. Тоді здорові клітини організму стимулюватимуться як позбавлятися від пошкоджених клітин, так і регенерувати тканину навколо порожнини, утвореної в результаті видалення пошкодженої тканини. Наноботи можуть навіть націлюватися та пригнічувати навколишні нервові клітини, щоб притупити сигнали болю та зменшити запалення.

Використовуючи цей процес, цих наноботів також можна застосовувати для атаки на різні форми раку, а також на різні віруси та чужорідні бактерії, які можуть заразити ваше тіло. І хоча цим наноботам ще щонайменше 15 років до широкого застосування в медицині, робота над цією технологією вже триває. У наведеній нижче інфографіці показано, як нанотехнології одного разу можуть змінити наше тіло (через АктивістПост.ком):

Регенеративна медицина

Використовуючи загальний термін, регенеративна медицина, ця галузь досліджень використовує методи в галузі тканинної інженерії та молекулярної біології для відновлення функції хворих або пошкоджених тканин і органів. По суті, регенеративна медицина хоче використовувати клітини вашого тіла для самовідновлення, замість того, щоб замінювати або збільшувати клітини вашого тіла за допомогою протезів і машин.

У певному сенсі цей підхід до зцілення набагато природніший, ніж варіанти Робокопа, описані вище. Але враховуючи всі протести та етичні занепокоєння, які ми бачили протягом останніх двох десятиліть щодо ГМО-продуктів, досліджень стовбурових клітин, а останнім часом – клонування людини та редагування геному, справедливо буде сказати, що регенеративна медицина наштовхнеться на серйозну протидію.

Хоча легко відкинути ці занепокоєння, реальність така, що громадськість має набагато більш глибоке та інтуїтивне розуміння технологій, ніж біологія. Пам’ятайте, що протезування існує тисячоліттями; здатність читати та редагувати геном стала можливою лише з 2001 року. Ось чому багато людей радше стануть кіборгами, аніж позбавлять їх «Богом даної» генетики.

Ось чому, як державна служба, ми сподіваємося, що короткий огляд методів регенеративної медицини, наведений нижче, допоможе усунути стигму щодо того, що ми граємо в Бога. У порядку найменш суперечливих для більшості:

Стовбурові клітини, що змінюють форму

Ви, мабуть, багато чули про стовбурові клітини за останні кілька років, часто не в найкращому світлі. Але до 2025 року стовбурові клітини будуть використовуватися для лікування різних фізичних захворювань і травм.

Перш ніж ми пояснимо, як вони будуть використовуватися, важливо пам’ятати, що стовбурові клітини знаходяться в кожній частині нашого тіла, чекаючи, щоб їх задіяли для відновлення пошкодженої тканини. Насправді всі 10 трильйонів клітин, з яких складається наше тіло, походять із початкових стовбурових клітин з утроби вашої матері. У міру формування вашого тіла ці стовбурові клітини спеціалізувалися на клітинах мозку, серця, шкіри тощо.

Сьогодні вчені здатні перетворити майже будь-яку групу клітин у вашому тілі назад у вихідні стовбурові клітини. І це велика справа. Оскільки стовбурові клітини здатні перетворюватися на будь-яку клітину вашого тіла, їх можна використовувати для лікування майже будь-якої рани.

Спрощений приклад Робота стовбурових клітин полягає в тому, що лікарі беруть зразки шкіри постраждалих від опіків, перетворюють їх на стовбурові клітини, вирощують новий шар шкіри в чашці Петрі, а потім використовують цю щойно вирощену шкіру для трансплантації/заміни обпаленої шкіри пацієнта. На більш просунутому рівні стовбурові клітини зараз випробовуються як засіб лікування вилікувати хвороби серця і навіть зцілити спинний мозок хворих на параліч, дозволяючи їм знову ходити.

Але одним із найбільш амбітних застосувань цих стовбурових клітин є використання нової популярної технології 3D-друку.

3D біодрук

3D-біодрук — це медичне застосування 3D-друку, за допомогою якого живі тканини друкуються шар за шаром. І замість використання пластику та металу, як у звичайних 3D-принтерах, 3D-біопринтери використовують (як ви здогадалися) стовбурові клітини як будівельний матеріал.

Загальний процес збору та вирощування стовбурових клітин такий самий, як і процес, описаний для прикладу жертви опіку. Однак, як тільки буде вирощено достатню кількість стовбурових клітин, їх можна завантажувати в 3D-принтер для формування майже будь-якої 3D-органічної форми, як-от замінна шкіра, вуха, кістки, і, зокрема, вони також можуть органи друку.

Ці 3D-друковані органи є передовою формою тканинної інженерії, яка є органічною альтернативою згаданим раніше штучним імплантатам органів. І як ті штучні органи, ці друковані органи одного дня зменшать дефіцит донорських органів.

Тим не менш, ці друковані органи також є додатковою перевагою для фармацевтичної промисловості, оскільки ці друковані органи можна використовувати для точніших і дешевших випробувань ліків і вакцин. А оскільки ці органи друкуються за допомогою власних стовбурових клітин пацієнта, ризик того, що імунна система пацієнта відторгне ці органи, різко падає порівняно з донорськими органами від людей, тварин і певних механічних імплантатів.

Далі в майбутньому, до 2040-х років, вдосконалені 3D-біопринтери друкуватимуть цілі кінцівки, які можна буде знову прикріпити до кукси людей з ампутованими кінцівками, тим самим зробивши протези застарілими.

Генна терапія

Завдяки генній терапії наука починає втручатися в природу. Це форма лікування, призначена для корекції генетичних порушень.

Якщо говорити просто, то генна терапія передбачає секвенування геному (ДНК); потім аналізують, щоб знайти дефектні гени, які викликають захворювання; потім змінено/відредаговано, щоб замінити ці дефекти здоровими генами (нині за допомогою інструменту CRISPR, поясненого в попередньому розділі); а потім, нарешті, повторно ввести ці тепер здорові гени назад у своє тіло, щоб вилікувати цю хворобу.

Після удосконалення генну терапію можна було б використовувати для лікування ряду захворювань, таких як рак, СНІД, муковісцидоз, гемофілія, діабет, хвороби серця, навіть деякі фізичні вади, такі як глухота.

Генна інженерія

Застосування генної інженерії в галузі охорони здоров’я переходить у справжню сіру зону. Технічно кажучи, розробка стовбурових клітин і генна терапія самі по собі є формами генної інженерії, хоча й поміркованої. Проте застосування генної інженерії, яке хвилює більшість людей, пов’язане з клонуванням людини та створенням дизайнерських немовлят і надлюдей.

Ці теми ми залишимо для нашої серії «Майбутнє еволюції людини». Але для цілей цієї глави є одне застосування генної інженерії, яке не є таким суперечливим... добре, якщо ви не веган.

Зараз над цим працюють такі компанії, як United Therapeutics генно-інженерні свині з органами, які містять гени людини. Причина додавання цих людських генів полягає в тому, щоб уникнути відторгнення цих органів свині імунною системою людини, якій вони імплантовані.

Після успіху худобу можна буде вирощувати в масштабах, щоб постачати майже необмежену кількість замінних органів для «ксенотрансплантації» від тварини до людини. Це являє собою альтернативу штучним і надрукованим на 3D органам, перерахованим вище, з перевагою в тому, що вони дешевші, ніж штучні органи, і технічно набагато далі, ніж органи, надруковані на 3D. Тим не менш, кількість людей, які мають етичні та релігійні причини виступати проти такої форми виробництва органів, швидше за все, гарантує, що ця технологія ніколи не стане справді мейнстрімом.

Більше ніяких фізичних травм та інвалідності

Враховуючи перелік технологічних проти біологічних методів очищення, який ми щойно обговорили, цілком імовірно, що ера постійний фізичні травми та інвалідність припиниться не пізніше середини 2040-х років.

І хоча конкуренція між цими діаметральними методами лікування насправді ніколи не зникне, загалом їхній сукупний вплив стане справжнім досягненням у сфері охорони здоров’я людини.

Звичайно, це ще не вся історія. До цього моменту наша серія «Майбутнє здоров’я» дослідила прогнозовані плани щодо усунення хвороб і фізичних ушкоджень, але як щодо нашого психічного здоров’я? У наступному розділі ми обговоримо, чи можна вилікувати наш розум так само легко, як і наше тіло.