Будущее в медицине с когнитивными технологиями. Как технологии изменят медицину. Испытания препаратов без живых существ
Какой будет медицина в будущем
Медицина в мире стремительно движется вперед. Ученые смогли расшифровать генетический код человека, а не так давно научились делать это быстро и почти массово. Это дает доступ к совершенно новым методам лечения и предотвращения болезней. Какой будет медицина уже через несколько лет, когда новейшие методы будут доступны и у нас, и какие вызовы она поставит перед человечеством, рассказал директор лаборатории молекулярной диагностики, профессор медицинского факультета Макгильського и Монреальского университетов (Канада) Юрий Мончак.
Как будет работать медицина будущего
«Первое, что изменится в лечении благодаря расшифровке генетического кода, - это появление персонализированной медицины. Прочитав ваш генетический код, теперь можно подобрать то лечение, которое будет максимально эффективным именно для ваших нужд и для вашего физического состояния», - говорит Юрий Мончак.
«В нашей лаборатории мы будем где-то через год начинать испытывать этот персонализированный подход к болезни. Сейчас это будут только добровольцы. Мы будем брать образцы их раковых клеток, считывать генетический код и на основе полученных результатов вместе с фармацевтической компанией будем смотреть, какие лекарства можно применить к определенной болезни (из тех 10 или 20 000 видов лекарств, которые есть в нашей библиотеке) и подбирать, какие из них являются наиболее эффективным. По словам ученого, такой персонализированный подход чрезвычайно сильно поднимет эффективность лечения.
Еще одна возможность новой медицины, которая открылась перед учеными, - выращивание «запасных» клеток для лечения. У пациента могут взять клетки из любой ткани (например, из кожи), которые в генетическом коде имеют эти дефективные гены. Эти клетки ученые дифференцируют в точную копию больных клеток. Тогда можно будет заменить дефективные гены правильными генами, вырастить эти клетки в чашках Петри и трансплантировать их больному человеку.
Здесь, конечно, есть нюансы - например, мы не сможем заменить целый мозг. Но если это инфаркт сердца, когда замирает часть органа, такие клетки можно имплантировать, и они будут заживлять и лечить часть сердца больного человека.
«За последнее столетие, даже учитывая то, что человечество имело только примитивные знания о медицине, средний возраст человеческой жизни вырос с 50 лет до 75 лет. Насколько изменится средняя продолжительность жизни с теми знаниями, которые мы получили сейчас, трудно предсказать», - отмечает Юрий Мончак.
В развитых странах новейшие методы будут использовать уже через несколько лет
«Эти новейшие методы в медицине, по крайней мере в начальной фазе, будут введены для основной массы населения в развитых странах уже через 5-10 лет», - говорит директор лаборатории молекулярной диагностики. Уже есть фирмы, которые предлагают секвенирование (расшифровку) части генов. И на основании этого медики могут определить вашу склонность к около полусотни различных болезней.
Пациентам говорят, склонны ли они к определенной болезни. Таким образом, вы сможете консультироваться с врачом, который сможет вам это объяснить и, если это возможно, дать рекомендации, чтобы уменьшить риски развития потенциальных заболеваний. «Думаю, вскоре будет намного больше таких фирм. Однако есть риск, что люди могут узнать некоторые вещи о себе, которые они бы не хотели знать. Здесь есть очень серьезные этические проблемы, которые выдвигает эта наука», - считает ученый.
По словам Юрия Мончака, в Америке уже со следующего года планируют секвенировать (расшифровывать) полный геном каждого новорожденного ребенка. С одной стороны, это крупномасштабной проект, и он нужен. Но с другой стороны, человечество еще не имеет ответа на те вопросы, которые возникнут в начале реализации этого проекта. Ведь расшифровка кода может показать, что у ребенка может быть определенная болезнь.
Но что, если для лечения этой болезни еще нет лекарств? Как это повлияет на будущее ребенка и на отношение к нему его родителей? Будут ли вкладывать родители такого ребенка средства в его образование и в его развитие?
«Прочитать код очень легко, но иметь соответствующие лекарства для лечения тех заболеваний, которые будут указаны после секвенирования, - это гораздо труднее. Итак, мы немного опережаем наши возможности. Сейчас многое будет зависеть от юристов и биоэтики, которые смогут придать развитию этой отрасли правильное направление и определить, о каких заболевания следует говорить родителям, а о каких - нет», - считает профессор Юрий Мончак.
Перспективы в России
Российская медицина пока отстает от развитых стран по крайней мере на 10-15 лет, сказал ученый. Впрочем, этот разрыв при благоприятных обстоятельствах можно существенно сократить, считает он.
По его словам, на сегодня наука в России является «заглушенной», но если дать ей возможность развиваться, даже при минимальном увеличении возможностей ученые в России сразу, как грибы после дождя, будут раскрывать свой потенциал.
«В России нужны два ключевых изменения: стабилизировать политическую ситуацию и побороть коррупцию», - говорит Юрий Мончак. По его словам, низкий уровень зарплат ученых делает нашу страной очень привлекательной для потенциальных инвесторов - фармацевтических и биотехнологических компаний, которые охотно бы инвестировали деньги в институты. В России даже очень талантливые ученые готовы работать за минимальную плату. Если инвестировать в эту сферу немного больше денег, мотивация возрастет, многие студенты увидят, что они могут в ней успешно реализоваться, и это станет значительным толчком для развития науки. Но сегодня потенциальные инвесторы не уверены, где эти деньги окажутся и где потом будут использоваться изобретения.
Кроме того, важно провести реформу науки в России и дать лабораториям больше автономии, а, следовательно, и возможность развиваться. «Чтобы небольшие лаборатории не ждали, что все разрешения и указания должны спускаться сверху, из каких-то учреждений - правительства или министерства», - говорит Юрий Мончак.
Колоссальные возможности и биоэтика
«14 человеческих эмбрионов уже были клонированы. Некоторые из них происходили от мертвого ребенка. Ребенок погиб в автокатастрофе. Его кровь была передана в лабораторию, и этого ребенка клонировали, - говорит Юрий Мончак. - Сейчас, насколько нам известно, каждый из тех эмбрионов был отторгнут, то есть клонированного человека на Земле ещё нет».
Впрочем, если такой ребенок родится, здесь возникает множество вопросов, например: как этот ребенок будет относиться к тому, что он является копией другого существа.
Сегодня ученый, который делал эти эксперименты с клонированием человека, перенес свою лабораторию из Америки, где законы запрещают клонирование, в Ливан, и там продолжает свою работу. «Он, между прочим, провел эксперименты по совмещению генетических аппаратов человека и коровы, чтобы просто исследовать, может ли коровий эмбрион добавить некоторые факторы, которые позволят человеческому эмбриону выжить. Ученый может этим заниматься. Но должен ли он это делать?» - спрашивает Юрий Мончак.
«Кроме того, сейчас ученые могут получить любую клетку из вашего тела и вернуть ее в стволовое состояние. Из этого состояния ученые могут ее дифференцировать в любую другую клетку тела. Можно взять по одной клетке у двух мужчин. Одну клетку дифференцировать в сперматозоид, другую - в ооцит, скрестить этот сперматозоид с ооцитом, - и родится ребенок, который будет иметь двух биологических родителей. Как это будет психологически отражаться на ребенке? Он не будет иметь матери? Имеем ли мы право делать такие вещи? Вот в чем вопрос.
Процесс развития медицины с каждым годом ускоряется, и 2017 год полон технологий, открывающих новые перспективы лечения людей. «Футурист» составил подборку наиболее актуальных и значимых из них.
Робототехника и автоматизация постепенно преображают то, как врачи выполняют и хирургические операции, и терапевтическое лечение. Новые системы используют достижения программного обеспечения, миниатюризации и робототехники, позволяя проводить минимально инвазивные операции на самых деликатных частях анатомии человека. С каждым годом роботы выполняют все более сложные задачи с невозможной для людей точностью.
Новая хирургическая система da Vinci X
Успешно внедренные модели роботов-хирургов da Vinci продолжают совершенствовать. Новый представитель линейки предоставит хирургам и больницам доступ к передовым технологиям роботизированной хирургии по более низкой цене. Intuitive Surgical, компания-производитель робота, мировой лидер в области роботизированной минимально-инвазивной хирургии, объявила, что ее новая хирургическая система da Vinci X уже получила сертификат соответствия стандартам (CE Mark) в Европе.
«За последний 21 год Intuitive Surgical стала первопроходцем в области роботизированной хирургии, и мы продолжаем лидировать в разработке и выводе на рынок инновационных технологий, ориентированных на результат», - сказал доктор Гари Гутарт ( Gary Guthart), генеральный директор Intuitive Surgical. - «Наши хирурги, больницы и клиенты по всему миру рассказали, что операции с использованием роботизированных технологий имеют огромное значение для их пациентов, подчеркивая важность предоставления выбора с клинической, технологической и стоимостной точек зрения».
Роботизированные системы da Vinci разработаны, чтобы помочь хирургам осуществлять минимально инвазивную хирургию. Однако они не запрограммированы на самостоятельное проведение хирургических операций. Все процедуры выполняются хирургом, который контролирует систему, Da Vinci же обеспечивает 3D-изображение высокой четкости, роботизированную и компьютерную помощь.
Робот-хирург, способный провести операцию на мозг в 50 раз быстрее человека
Хирургия головного мозга требует крайней точности, один промах может повлечь гибель пациента. Даже у представителей одной из самых квалифицированных профессий в мире человеческий фактор может стать причиной смертельной ошибки. Исследователи Университета штата Юта надеются сократить влияние человеческого фактора: они полагают, что их операционный хирург способен выполнять сложные операции на мозге, сократив время, необходимое для разрезания черепа, с двух часов до двух с половиной минут. Таким образом, робот сократит время, необходимое для сложной процедуры, в 50 раз.
Аппарат двигается вокруг уязвимых участков черепа по данным, получаемым при сканировании компьютерной томографией и передаваемым в программное обеспечение робота. Компьютерная томография показывает программисту расположение нервов или вен, которых должен избегать робот.
Помимо очевидных преимуществ механизма машины, она также в долгосрочной перспективе может сэкономить деньги за счет более короткого времени операции. Дополнительным плюсом является уменьшение времени пребывания пациента под наркозом, что также делает процедуру более безопасной.
Терапевтические наноматериалы
Наноматериалы - это устройства, которые настолько малы, что их можно измерить только в молекулярном масштабе. Эти микроскопические машины бывают разных форм и могут быть изготовлены из различных материалов, от золота до синтетических полимеров, в зависимости от их предполагаемых функций. Фактически, более 50 лекарств на основе наночастиц уже одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами, такими как Abraxane от рака молочной железы и Doxil от рака яичников. В настоящее время эти аппараты используются для выборочной доставки токсичной химиотерапии непосредственно в раковые опухоли, что способствует снижению доз, необходимых для их уничтожения, и риска серьезных побочных эффектов для пациента. В будущем нанотерапевтические средства могут быть разработаны для уничтожения самих раковых клеток.
Ради этой цели исследователи разработали новую платформу неинвазивного метода визуализации действия наночастиц на рак у мышей (в реальном времени), что поможет исследователям улучшить их до тестирования на людях.
«Это важный шаг вперед в этой области», - заявил главный исследователь Александр Стег (Alexander Stegh). - «В нанотехнологической области отсутствует тщательная оптимизация, которую мы наблюдаем при разработке обычных лекарств, и мы хотели бы изменить это. Система, которую мы здесь разработали, действительно позволяет нам поддерживать эти усилия».
Команда Стега использовала новую платформу для тестирования терапевтических наноматериалов, которые они разрабатывали, - сферических нуклеиновых кислот (SNAs). Они могут убить неизлечимый в настоящее время тип рака мозга, нацеливаясь на определенный ген. Система визуализации помогла установить, что наночастицы оказывают наибольший эффект между 24 и 48 часами после введения, и, следовательно, определить наилучшее время для введения дополнительной химиотерапии.
Искусственный интеллект
Еще одна малозаметная технологическая новинка в медицине включает использование искусственного интеллекта (ИИ). IBM Watson, суперкомпьютер компании IBM, уже продемонстрировала острый диагностический взгляд, а машинное обучение и программы глубокого обучения были использованы для прогнозирования всего, начиная с предположительного момента смерти пациента до следующей крупной вспышки заболевания.
Можно ожидать, что применение ИИ в медицине будет только расти. Особенно в этом году, когда необходимость отбирать и ассимилировать огромное количество медицинских данных - на индивидуальной или крупномасштабной, общественной основе - станет критической. Между тем страх, что потенциально несовершенные программы машинного обучения вытеснят человеческие ресурсы, также станет более реальным.
Редактирование генов
Революционная технология редактирования генов CRISPR/Cas-9 стала уникальным прорывом в области биологии. Она предлагает преобразование ее из медленной, неточной науки в нечто, близкое к физическим наукам. Будущее технологии редактирования генов открыто самым невероятным догадкам, несмотря на легальные запреты во многих странах и этические вопросы, связанные с этим.
Более широкое использование технологии на людях уже неизбежно. Возможно, именно 2017 год, станет годом, когда это случится в первый раз. Наиболее вероятны широкие испытания редактирования генов в борьбе с раковыми заболеваниями, или использование CRISPR для искоренения патогенных человеческих ДНК-вирусов, таких как ВИЧ или герпес.
Но ожидаются также пассивные меры, такие как простое изучение прогресса болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний или даже немедицинских сельскохозяйственных и промышленных применений этой технологии. Осознание механизмов действия последовательностей ДНК позволит ученым решать проблемы во всех областях биологии, от лечения болезней человека, до понимания того, почему исчезают некоторые виды живых существ.
Контроль инсулин-продуцирующих клеток на смартфоне
Для людей с диабетом инъекции инсулина являются неотъемлемой частью жизни. Однако новое устройство, созданное китайскими исследователями и проверенное на мышах, может избавить их от необходимости постоянных уколов. Команда имплантировала клетки, продуцирующие инсулин, мышам с диабетом, а затем использовала приложение на смартфоне для «включения» этих клеток. Через два часа устройство, которое его создатели называют HydrogeLED, стабилизировало уровень сахара в крови у мышей. Гидрогелевая капсула размером с монету. Она вживляется под кожу животным и состоит из инсулин-продуцирующих клеток и светодиодных ламп. Клетки вырабатывают инсулин только тогда, когда включены светодиоды.
Уровень сахара в крови можно контролировать с помощью отдельного Bluetooth-глюкометра, который подает сигнал в приложение, когда он поднимается слишком высоко. Затем приложение включает светодиоды, вызывая выработку инсулина. Пользователь может вручную контролировать яркость светодиодов и продолжительность их работы, таким образом регулируя, сколько инсулина попадает в кровь.
Однако пока использование приложения на людях невозможно в связи с некоторыми проблемами. Мыши, на которых проверялась работы устройства, заключены в катушку электромагнитного поля, которая очень похожа на интеллектуальный домашний хаб - таким образом приложение может взаимодействовать с сервером. Светодиоды питаются от самого электромагнитного поля, а значит, вся система не сможет работать вне катушки. Кроме того, на данный момент уровень сахара в крови все еще проверяется с помощью иглы.
В будущих версиях HydrogeLED эти проблемы будут решены. Автор исследования Хайфэн Е планирует запустить 24-часовой мониторинг уровня сахара в крови встроенным глюкометром, который при необходимости сможет автоматически запускать светодиоды.
Что нас ждет впереди? Какие цели ставят перед собой ученые и медики, и станем ли мы свидетелями настоящей революции в медицине?
Эра нулевых годов ознаменовалась большим рывком в информационных технологиях. Человечество шагнуло далеко вперед в вопросах, касающихся информатизации и роботизации практически всех сфер человеческой жизнедеятельности. В частности большие перемены ожидаются в медицине, а некоторые фундаментальные новшества уже внедрены и успешно себя зарекомендовали. Например, за последние годы все активнее стали внедряться лазерные технологии и телемедицина, когда врач может консультировать своих пациентов, находясь за несколько тысяч километров от них. Все это доступно уже сегодня, но каков прогноз на «завтра»?
Наноботы вместо хирургов
В последнее время о нанотехнологиях не говорит только ленивый. В мире науки и медицины нанотехнологии, это, пожалуй, самая популярная тема. И эта популярность не случайна. Ведь наночастицы обладают настолько фантастическими свойствами, что весь научный мир ждет не дождется, когда наноструктуры основательно внедрятся в нашу жизнь. В частности, в будущем предрекают появление миниатюрных роботов (наноботы), которые будут осуществлять «ремонт» всего организма. Схема будет выглядеть примерно так: больной выпивает некую смесь с наноботами, и те всасываются в кровеносное русло. Либо нанороботы будут вводиться внутривенно. Путешествуя по мельчайшим кровеносным сосудам, наноботы будут устранять все неполадки. Планируется даже вмешательство в ДНК. С помощью этих наночастиц можно будет исправлять последовательности, и предотвращать мутации, которые приводят к болезням.
Выращивание органов
Население нашей матушки-планеты уже перевалило за 7 миллиардов. С ростом числа населения растет и количество заболеваний. Если учесть еще и экологические факторы, то уровень заболеваемости населения растет и в процентном отношении. Часто при терминальных стадиях болезни, когда орган спасти уже не удается, то врачи прибегают к трансплантации. Однако доноров на всех не хватает, и к тому же процесс трансплантации «живого» органа – это процесс весьма трудоемкий и дорогостоящий. Здесь ставка делается на стволовые клетки. Сегодня в лабораториях успешно выращиваются отдельные ткани, и по мнение авторитетных ученых недалек тот час, когда человеку можно будет за умеренную цену заменить больной орган на вновь выращенный из его же отобранных клеток.
Человек-киборг
Если медицине и не удастся пока качественно выращивать органы, то есть и второй вариант – киборгизация человека
. К примеру, остановившееся сердце человека можно будет заменить на более стойкий к износу аналог. Стоит отметить, что в 2011 году одному из американских пациентов полностью удалили сердце и поставили вместо него два ротора, качающих кровь.
Относительно давно уже на сердце ставят искусственные стимуляторы, и основной проблемой таких устройств было то, что их нужно было менять через каждые несколько лет. Сегодня же израильскими учеными разработаны стимуляторы (и не только стимуляторы, но и другие искусственные приспособления), которые питаются биотоками человеческого тела, возникающими от мышечного сокращения.
Диагностика будущего
Особое место в медицине занимает диагностика, а точнее – ранняя диагностика. На сегодняшний день неизлечимые формы множества заболеваний, в частности онкологических, развиваются из-за позднего обращения пациента к врачу, либо из-за несовершенства современной диагностической аппаратуры.
Мир могут лишить будущих гениев
Как пишет The Guardian со ссылкой на новую книгу британского автора Грэма Фармелло, стали известны новые подробности жизни великого британского физика Поля Дирака. Подозревают, что он был болен аутизмом. Многие медики, в частности в
Планируется создание специальных миниатюрных датчиков, которые будут вшиваться в одежду человека, либо вживляться под кожу. Такие биосенсорные механизмы будут постоянно отражать уровень сахара в крови, давление, частоту сердечных сокращений, биохимию крови, уровень гормонов и много других параметров, по которым врач может заподозрить начало того или иного нарушения. Данные будут передаваться в медицинское учреждение, и если вашему лечащему врачу не понравятся ваши анализы, то он вас вызовет на прием. Таким образом, отпадет необходимость в обязательных медицинских плановых осмотрах. За человеческим телом будут постоянно следить специальные устройства, не давая возможности заболеванию усугубиться.
Сложности
В идеале, медицина ставит перед собой очень амбициозную задачу: победить все болезни. Однако, пока ее достижения в этом весьма скромны, и говорить о каких-либо датах в будущем пока еще рано. Трудность состоит в том, что учеными пока еще не открыта «суть» живого. Изначально ученым предстоит создать теоретическую биологию, для того чтобы можно было предугадать «поведение» жизни, а также точно рассчитать все ее параметры. К примеру, благодаря теоретической физике даже школьник может рассчитать места, куда приземлиться стальной шарик определенной массы, брошенный с определенной силой. К сожалению, как поведет себя живой организм при одних и тех же внешних условиях, неизвестно никому. Можно лишь приблизительно догадываться, но такой подход не приемлем в лечении пациентов.
Михаил Хецуриани
Происходит масса удивительных вещей, краткий обзор самых важных идей и разработок дал бы возможность заглянуть в завтрашний день.
Предлагаем вам топ-10 медицинских технологий будущего.
1. Дополненная реальность
Запатентованные Google цифровые контактные линзы способны измерять уровень глюкозы в крови через слезную жидкость. Пока эта технология готовит революцию в мониторинге и лечении сахарного диабета, инженеры Microsoft создали нечто удивительное - очки, меняющие восприятие мира.Технология Hololens, которая испытывается разработчиками с 2016 года, может изменить медицинское образование и клиническую практику в целом.
Еще в 2013 Институт Фраунгофера в Германии начал экспериментировать с приложением дополнительной реальности для iPad при удалении раковых опухолей. Во время операции хирурги могут видеть сквозь тело пациента, с ювелирной точностью направляя инструмент к опухолям.
2. Искусственный интеллект в медицине
Мы входим в эпоху, когда компьютеры будут не только выполнять анализы, но и принимать клинические решения вместе с врачами (или вместо них). Искусственный интеллект на примере IBM Watson уже помогает избежать человеческой ошибки, запоминая и анализируя тысячи клинических исследований и протоколов.Упомянутый суперкомпьютер может за 15 секунд прочитать и запомнить около 40 миллионов медицинских документов, выбрав наиболее подходящее решение для врача. Загрузите в него 40 лет клинической практики, и мы станем лишними…
Врач - живой человек, а человеческий фактор порой становится причиной фатальных ошибок. Так, в больницах Великобритании 1 из 10 пациентов стационара так или иначе испытывает на себе последствия человеческой ошибки. По мнению экспертов, искусственный интеллект позволит избежать большинства из них.
Проект Google Deepmind Health используется для майнинга медицинских данных. Совместно с британской больницей Moorfields Eye Hospital NHS эта система работает над автоматизацией и ускорением принятия клинических решений.
3. Киборги среди нас
Наши читатели наверняка слышали о людях, которые уже получили электронные компоненты вместо утраченных частей тела - будь то рука или даже язык.На самом деле эпоха киборгов началась много десятилетий назад, когда люди перешагнули черту между живой и неживой природой. Первый имплантируемый водитель ритма в 1958, первое искусственное сердце в 1969 году…
Нынешняя эпоха кибернетического ажиотажа на Западе подхватила новое поколение хипстеров, готовых имплантировать железные части тела ради «крутого» вида.
Достижения медицины сегодня рассматриваются не только как возможность преодолеть болезнь и компенсировать физические дефекты, но и как удивительный способ расширить возможности человеческого тела. Глаз орла, слух летучей мыши, скорость гепарда и хватка терминатора - это больше не кажется бредом.
4. Медицинская 3D-печать
Сейчас можно свободно печатать оружие и запчасти к военной технике, а биотехнологическая промышленность активно трудится над 3D-печатью живых клеток и каркасов тканей.Стоит ли нам удивляться отпечатанным лекарствам?
Это перекроит весь фармацевтический мир.
Технология персональной 3D-печати лекарств, с одной стороны, затруднит контроль качества. Но, с другой стороны, она сделает миллиарды людей независимыми от мутного бизнеса Big Pharma.
Не исключено, что через 20 лет вы сможете отпечатать таблетки цитрамона на собственной кухне. Это будет так же просто, как чашка утреннего кофе. Перспективы трансплантологии и эндопротезирования суставов выглядят просто потрясающе. Врачи смогут создавать бионические уши и компоненты тазобедренных суставов «у койки больного», по снимкам и персональным замерам.
Уже сегодня благодаря проекту e-NABLING the Future неравнодушные врачи и добровольцы распространяют медицинскую 3D-печать, публикуют видеоуроки и разрабатывают новую техническую документацию по протезированию.
Благодаря им дети и взрослые из Чили, Ганы, Индонезии получили новые искусственные руки, недоступные с «шаблонными» технологиями.
5. Геномика
Знаменитый проект «Геном человека», направленный на полное картирование и расшифровку человеческих генов, открыл эпоху персонализированной медицины - каждому человеку полагается свое лекарство и своя доза.По данным Коалиции персонализированной медицины, в 2017 году существуют сотни доказательных приложений для клинических решений на основе геномики. С ними врачи могут подбирать оптимальное лечение, основываясь на результатах генетических анализов конкретного пациента.
Благодаря методу быстрого генетического секвенирования Стивен Кингсмор и его команда в 2013 спасли смертельно больного ребенка, и это было лишь начало.
Геномика - удивительный медицинский инструмент профилактики и лечения болезней, если он используется мудро и ответственно.
6. Оптогенетика
Это технология, основанная на применении света для контроля живых клеток.Суть ее заключается в том, что ученые модифицируют генетический материал клеток, обучая его реагировать на свет определенного спектра. Затем работой органов можно управлять при помощи «выключателя» - обычной лампочки. Издание Science ранее сообщало, что специалисты в сфере оптогенетики научились индуцировать ложные воспоминания у мышей, воздействуя светом на мозг.
Идеальный инструмент пропаганды сразу после вечерних новостей!
Кроме шуток, оптогенетика может предложить фантастические опции лечения хронических заболеваний. Как насчет замены таблеток на «волшебную кнопку»?
7. Роботы-помощники
С быстрым развитием технологий роботы постепенно переходят с экранов фантастических фильмов в мир здравоохранения. Рост числа пожилых людей делает фактически неизбежным появление роботов-помощников, медсестер и сиделок.Робот TUG - это надежная «лошадка», способная носить множество медицинских грузов суммарным весом до 1000 фунтов (453 кг). Этот маленький помощник бороздит коридоры клиник, помогая доставлять инструменты, лекарства и даже чувствительные лабораторные образцы.
Его японский коллега Robear выполнен в виде гигантского медведя с мультяшной головой. Японец может поднимать и укладывать пациентов в постель, помогать встать с кресла-коляски и переворачивать лежачих больных для профилактики пролежней.
На следующем этапе развития роботы будут выполнять простые медицинские манипуляции и брать биоматериал для лабораторных анализов.
8. Многофункциональная радиология
Радиология - одна из самых быстрорастущих областей медицины. Здесь мы рассчитываем увидеть величайшие достижения.Уже наметился переход от допотопных рентгеновских аппаратов к многофункциональным цифровым машинам, которые одновременно видят сотни медицинских проблем и биомаркеров. Вообразите сканер, способный за секунду подсчитать количество раковых клеток внутри вашего тела!
9. Испытания препаратов без живых существ
Доклинические и клинические испытания новых препаратов требуют обязательного участия живых существ – животных или человека соответственно. Переход от этически сомнительных, долгих и дорогостоящих испытаний к автоматизированным тестам in silico – это революция в фармакологии и медицине.Современные микрочипы с клеточными культурами позволяют имитировать настоящие органы и целые физиологические системы, давая явные преимущества перед многолетними испытаниями на добровольцах.
Технология Organs-on-Chips основана на использовании стволовых клеток для имитации живого организма с помощью вычислительных устройств.
Многие эксперты считают, что данная технология сможет полностью заменить доклинические испытания на животных и улучшить лечение рака.
10. Носимая электроника
Современный человек носит Xiaomi mi Band, но будущее - за более удобными и пригодными для повседневной носки датчиками. Биометрические татуировки вроде eSkin VivaLNK могут незаметно скрываться под одеждой и передавать вашу медицинскую информацию врачу 24/7.Константин Моканов
В мире найдется не так много людей, способных спокойно перенести визит к врачу с целью получения инъекции. Что ж, кажется, кошмар большинства взрослого и, особенно, детского населения планеты близится к концу. При необходимости получения инъекции вас больше не будут «тыкать» иголкой. Вы будете получать персональных нано-роботов. Именно такой станет медицина будущего.
Современная альтернатива уколам была предложена двумя студентами Университета в Йорке – Атифом Саидом и Захарией Хуссейном. Молодые люди полагают, что инъекции давно изжили себя. Сегодня этот способ ввода лекарственных средств небезопасен. Это и вдохновило юных исследователей предложить вариант доставки лекарств на базе использования нано-роботов. Проект получил название «Nanject».
Основой новой технологии будет нано-пластырь. Его поверхность будет состоять из нано-роботов. Проникновение нано-роботов в организм человека будет осуществляться через кожу, а их транспортировка в организме – по кровеносной системе. Так нано-роботы смогут достигать больных тканей.
Атиф Саид и Захария Хуссейн планируют производить пластыри в двух вариациях
- Первая из них будет отличаться наличием мизерной долей лекарственных средств, предназначенной для транспортирования к органам, проблемы с которыми испытывает пациент.
- Предназначение второй будет определяться нано-роботами ликвидаторами, способными находить в организме патологические клетки и осуществлять нагрев до температуры, приводящей к их гибели. После этого температура нано-роботов будет падать, и их выведение из организма будет осуществляться естественным путем.
Исследователи полагают, что нано-пластырь имеет огромные перспективы. По их словам, в ближайшем будущем именно с его помощью люди будут получать всевозможные лекарства, витамины, вакцины и БАДЫ.
Необходимость лечить зубы будет устранена
Британские специалисты в области стоматологии занялись разработкой технологии, позволяющей выращивать зубы непосредственно во рту пациентов. Это настоящая медицина будущего. Методика заключает в себя два этапа восстановления утраченного зуба.
- Во-первых, сюда входит изготовление зачатка зуба. Для этого используются эпителиальные клетки десны пациента, а также стволовые клетки эмбрионов мышей.
- Некоторое время спустя от эпителиальных клеток исходит специальный импульс, который стимулирует превращение эмбриона в некоторый тип зуба.
- После формирования зуба в пробирке его перемещают в среду дальнейшего нахождения – полость рта пациента. Здесь реализуется фаза имплантирования, позволяющая зубу вырасти до нужных размеров.
Предварительные тестирования методики доказывают ее успешность, поэтому повседневное использование такого выращивания зубов возможно уже в ближайшем будущем.
Зубы станут детекторами вирусов
Специалисты из Принстонского университета разработали чип, который помещается на зубную эмаль и сигнализирует об изменениях в состоянии организма. В составе чипа имеется золото, шелк и графен (сверхтонкая пленка углерода) в качестве соединительного материала.
Функционирование устройства возможно даже без батареи, так как радиосигнал передается с помощью антенной катушки. Хотя чип и кажется сложной конструкцией, его крепление к эмали зуба осуществляется при помощи обычной воды.
На сегодняшний день изобретение еще не подходит для целевого использования. Оно имеет достаточно большие размеры, а также не защищено от повреждений во время чистки зубов или еды. Однако инженеры упорно твердят об огромном потенциале данного устройства в контексте мониторинга здоровья человека. По мнению разработчиков, это первый шаг к медицине будущего.
Чип испытали на зубе коровы с добровольцами, согласившимися дышать на устройство. Прибор мгновенно передавал новую информацию на мониторы. Интересно, что в дальнейшем чип будет определять наличие вредоносных бактерий и вирусов не только путем анализа выдыхаемого воздуха, но и посредством разбора компонентов слюны.
Солдаты США будут обладать супер-зрением
Американская фирма «Innovega» обратилась к правительству Соединенных Штатов Америки с просьбой рассмотреть все преимущества своей новой разработки. Это технология, позволяющая в значительной мере улучшить визуальное восприятие объектов окружающей среды.
По словам руководителя компании Стива Уиллея, ее использование в контактных линзах позволит достичь расширения углового зрения человека, а также одновременной фокусировки взгляда на нескольких объектах. Такая модификация зрения позволит превосходить противников во время ведения боевых действий. Первым заказчиком партии устройств стал Пентагон.
Сообщается, что устройства для улучшения качества зрения будут использоваться не только в военно-промышленном комплексе. Стив Уиллей заявляет о скором поступлении линз в свободную продажу, что даст возможность распространять технологию среди широких масс населения.
Тем не менее, офтальмологи предупреждают об опасности использования новой разработки. Специалисты полагают, что эти линзы оказывают негативный эффект на глаза и остроту зрения, ведь они снижают контрастность изображений, воспринимаемых человеком.
Синтетическую кровь можно тестировать на людях
Первая в мире лицензия на исследование синтетической крови с ее тестированием на людях была получена группой ученых, работающей при Шотландском Центре Регенеративной Медицины (Эдинбург). При изготовлении синтетической крови исследователи брали за основу стволовые клетки, выделенные из организма взрослых доноров.
Это качественно отличает полученную кровь от прежних вариантов, базой изготовления которых служили эмбрионы. Если испытания нового продукта пройдут успешно, он сможет нивелировать проблему недостатка доноров и крови, а также избавить человечество от проблем инфицирования при переливании некачественной крови.
Кроме тестирования синтетической крови, исследователи собираются провести испытания медикаментов, изготовленных с использованием стволовых клеток. На это уже имеется соответствующее разрешение. Предполагается, что данные лекарственные средства будут эффективны при лечении пациентов после инсульта и пациентов, которые страдают от ряда заболевания типа рака, диабета или болезни Паркинсона. Такие лекарства станут основой медицины будущего.
Перемещение предметов будет реализовываться за счет силы мысли
Группа инженеров из компании ATR, базирующейся в городе Киото, Япония, разработала систему, гарантирующую выполнение различных действий при помощи мыслей. Эксперимент получил название Network Brain Machine Interface.
В нём было успешно реализовано ряд задач, в том числе управление руками исключительно с помощью силы мысли или включение и выключение света и телевизора. Мысли даже позволили менять направление движения на инвалидной коляске!
Потрясающие результаты стали возможны благодаря шлему, оборудованному множеством сенсоров:
- Устройство фиксирует самые незначительные изменения в токе крови и малейшие колебания импульсов, исходящих от головного мозга.
- Эта информация посылается в аналитический центр, который расположен в инвалидной коляске.
- После анализа запроса происходит его адресация определенному устройству, оборудованному сенсором считывания.
На сегодняшний день промежуток между поступлением запроса и выполнением команды составляет 6-12 секунд. Однако разработчики твердо намерены достичь результата в 1 секунду уже через 3 года. К тому же, они планируют приблизить точность распознавания команд к показателю 80%.
Ожидается, что компания выпустит устройство на рынок к 2020 году. Специалисты полагают, что аппарат существенно облегчит жизнь людей с ограниченными возможностями и людей старшего возраста. Для инвалидов медицина будущего может вернуть полноценную жизнь.
Парень с бионической рукой
Первого и единственного великобританского подростка с бионической рукой зовут Патрик Кейн.
Когда парню было 9 месяцев, менингококковая инфекция вызвала сепсис и необходимость ампутировать правую голень и пальцы на правой руке. В 1 год Патрику достались протезы, которые прослужили ему целых 15 лет, а на 16-летие родители сделали тинэйджеру супер-технологичный подарок в виде бионической руки от шотландской компании Touch Bionics.
Управление бионической рукой осуществляется при помощи смартфона. В комплект поставки включено специальное приложение для операционной системы iOS, которое позволяет владельцу осуществлять контроль над движением своей конечности. В него входят обучающие материалы, ознакомление с которыми позволяет использовать устройство с наибольшей эффективностью.
На запястье протеза находятся датчики, которые фиксируют электрические импульсы при сокращении мышц. Пользователь может выбрать любой из 24 типов захвата. Бионическая рука отличается сверхчувствительностью, позволяющей взять листок бумаги без его наименьшего сминания. В то же время, искусственная рука способна поднимать груз до 90 кг.
Оценивая функциональность изобретения, Патрик Кейн не скрывает своего восторга. Он заявляет, что бионическая рука позволяет проделывать каждодневные операции с куда более высоким уровнем комфорта, чем это было с протезами. Это настоящая медицина будущего. Черная модель бионической конечности, которую предпочел подросток, стоит в пределах 38-122 тысяч долларов зависимо от ее размеров.
Японцы научились делать кожу прозрачной
Ученые из Японии долгое время пытались найти реагент, который бы делал кожу живых организмов прозрачной. Целью этих трудов было облегчение процесса изучения работы внутренних органов. Кажется, умопомрачительное открытие все-таки состоялось.
Пока полученная «сыворотка прозрачности» была испытана лишь на эмбрионах мышей. Сейчас специалисты работают над повышением уровня безопасности сильного химического вещества. Это позволит провести испытания реагента на животных и на людях. Препарат получил кодовое название Scale А2.
Кровеносные сосуды будут выращивать в лабораторных условиях
Группа авантюрных исследователей, работающих при Йельском университете и Университете Дюка (Западная Каролина), открыла новую страницу в истории медицины. Ученые создали сеть лабораторий, специализацией которых является выращивание кровеносных сосудов с их дальнейшим применением в разных операциях.
До этого момента при оперировании использовались вены и сосуды самого пациента. Данный способ имел значительные ограничения, ведь подобное донорство могло быть невозможным в силу отсутствия у пациента подходящих сосудов.
Основой нового метода стало отнюдь не клонирование, обсуждаемое человечеством с повышенным интересом.
- Суть технологии состоит в выделении мышечной ткани трупов, которая помещается в биореактор.
- Здесь развитие ткани проходит в специально разработанных контейнерах, которые обеспечивают ее восстановление.
- Помимо того, эти резервуары способствуют повышению силы и эластичности ткани, которая превращается в кровеносную систему за счет стягивания сети крохотных клеток.
Главной составляющей технологии называют биореактор. Первое использование данного устройства датируется еще 1999 годом. Тогда с его помощью пытались создать сердечную ткань, что происходило в условиях невесомости. О существовании прибора было известно лишь единицам, ведь его собирались применять не только для выращивания человеческих тканей, но и для клонирования продуктов питания.
Новая технология будущего должна решить проблему с донорством органов и очередями на трансплантацию. Разработчики заявляют, что ее внедрение в современный технологический прогресс будет осуществлено уже в ближайшее время.
Пока проект находится на стадии разработки, но финансирование должно поступить сразу после получения позитивных результатов. Обязательным участником проекта станет НАСА, ведь заводы по выращиванию органов должны непременно находится в космосе, чтобы нивелировать воздействие земного притяжения на рост клеток.
Открыт эликсир молодости
Исследователи из Гарварда придумали, как можно омолодить старые органы. Ожидается, что данная медицинская технология сделает жизнь человека более продолжительной. Ее суть сводится к получению одного-единственного укола.
Методика была разработана на основе наблюдений за генами старости.
Общий принцип старения состоит в утрате организмом возможности формировать здоровые клетки, которые бы делились и производили новые клетки. Это связано с тем, что теломеры (концы нитей ДНК) становятся все короче. Достигая критической длины, они провоцируют старение тела.
Рональд ДеФино стал куратором следующего эксперимента. В лабораторных условиях были созданы мыши, не обладающие способностью производить теломеры. Оказалось, что при ухудшении состояния клеток животные сразу же умирали. Опыт был повторен с дополнением в виде ввода мышам энзимов через шприц. В результате процесс старения грызунов пошел вспять, и их клетки стали омолаживаться.
Возможность провести подобные модификации с людьми поможет получить лекарства от преждевременного старения. Правда, перед учеными еще стоит немало вопросов, включающих моральную сторону модификации ДНК, биологический аспект влияния технологии на потомков и потенциальное перенаселение планеты вечно молодыми людьми.
Английский врач возвращает умерших к жизни
Сэма Парниа называют врачом от Бога. Этому реаниматологу удается возвращать людей к жизни даже после клинической смерти продолжительностью три часа! Свое первое место работы специалист нашел в Англии, а сейчас трудится в США. В Медицинском центре университета Стоуни-Брук (Нью-Йорк) Сэм смог поднять показатель выживших после клинической смерти с показателя 16% до показателя 30%. По словам специалиста, это еще не предел.
Сэм Парниа убеждает окружающих в том, что он не волшебник, а результаты его труда – это всего лишь дань науке и здравому смыслу. Он глубоко уверен, что современная медицина продолжает эксплуатировать устаревшие методы и технологии. Реаниматолог изобрел свою технологию воскрешения людей, которую назвал «эффектом Лазаря». Она позволяет спасти жизнь, по крайней мере, 40 тысячам пациентов в год.
Врач не скрывает нюансов своего метода от других специалистов медицинской сферы или простых людей. Данная технология стала предметом повествования в его собственной книге. Тем не менее, другие специалисты не спешат пользоваться полученными знаниями. Еще бы, ведь метод требует немалых стараний и большого количества времени для каждого пациента.
- Базой «эффекта Лазаря» служит информация о системе остановки апоптоз, которая определяет запрограммированную гибель клеток.
- После того, как у человека наступает клиническая смерть, его немедленно охлаждают.
- Его кровь прогоняют через специальный прибор для очистки крови – ЕСМО. Таким образом, внутренняя среда организма очищается от углекислого газа и насыщается кислородом.
С помощью метода Сэму Парниа удалось спасти футболиста Фабриса Мумамба, который пробыл в состоянии клинической смерти несколько часов, и девушку из Японии, состояние мнимой смерти которой продлилось 3 часа.
