مستقبل الطب: الخلايا الجذعية، تكنولوجيا الجينات، الحمض النووي المخصص

في صيف عام 2008، لاحظت شامة على ذراعي يبدو أنها تكبر.

كان من الصعب معرفة ذلك، رغم ذلك. لم أكن متأكدة مما إذا كان قد نما بالفعل - أو إذا كنت أشعر بالخوف وأعاني من الوسواس المرضي دون سبب وجيه - لذلك قررت أن أقوم بفحصه. يتطلب القيام بذلك مني الاتصال بالعيادة وتحديد موعد والانتظار لبضعة أيام ثم القيادة إلى عيادة الطبيب. بمجرد أن كنت هناك، نظرت امرأة لديها أكثر من ثماني سنوات من التعليم الطبي المتخصص إلى الشامة نظرة طويلة ودقيقة وسألتني سلسلة من الأسئلة حول هذا الموضوع - ولكن عندما قيل وفعل كل شيء، لم يكن لديها إجابة محددة لذلك أنا. وبدلاً من ذلك، أحالتني إلى طبيب آخر لديه خبرة أكبر في علاج سرطان الجلد، وبدأت العملية برمتها من جديد.

انتهى الأمر بالنتيجة إلى لا شيء، لكن الطبيب الثاني طلب مني أن أراقب الأمر فقط لتكون آمنًا. بعد مرور ثماني سنوات، وما زلت أراقب ذلك، لكن أساليبي أصبحت أكثر تعقيدًا بعض الشيء. الآن، كل بضعة أشهر، أقوم بسحب

هاتف ذكي من جيبي، أطلق تطبيقًا يسمى رؤية البشرة، والتقاط صورة للشامة. وفي غضون ثوانٍ، يستخدم التطبيق خوارزميات متقدمة للتعرف على الصور لتحليل الشكل والحجم واللون المنطقة المصابة، ثم مقارنتها بجميع الصور التي التقطتها في الماضي لتقييم مدى خطورة تعرضي لها سرطان الجلد.

بمساعدة التكنولوجيا، أصبح من الممكن الآن تنفيذ الأمر الذي كان يستغرق مني أسبوعين وزيارات متعددة للطبيب في وقت أقل مما يستغرقه ربط حذائي. ما زال يذهلني أن مثل هذا التحول الجذري استغرق أقل من عقد من الزمن، لذا الآن، في كل مرة أقوم فيها بتشغيل التطبيق، لا يسعني إلا أن أتساءل عن نوع التقدم الذي سنشهده في العقد المقبل.

بعد عشر سنوات من الآن، كيف سيكون شكل الطب؟ هل سيجري لنا جراحون آليون عمليات جراحية، وننمو أعضاء جديدة عند الطلب، ونتناول حبوبًا معجزة تخفف من كل أمراضنا؟ هل سيتم الشفاء من الأمراض الأكثر فتكا في العالم، أم سنكتشف كيفية الوقاية منها قبل حدوثها في المقام الأول؟ من السهل التكهن بما سيحدث في المستقبل البعيد، ولكن ماذا عن المستقبل القريب؟ ما هي الأشياء العجيبة التي ستكون ممكنة – واقعياً – في عام 2026؟

لكي تفهم ذلك، عليك أولاً أن تنظر إلى التحولات التكتونية التي حدثت خلال السنوات العشر الماضية، والتي سوف تستمر في التأثير في المستقبل. وإليك كيف أعادت التكنولوجيا تشكيل الطب بشكل جذري على مدار العقد الماضي، وإلقاء نظرة خاطفة على بعض التطورات المذهلة التي ستحدث في العقد المقبل.

إنترنت الصحة

في عام 2006، لم يكن لدى أحد هاتف ذكي في جيبه. لم تكن شبكة الإنترنت اللاسلكية قد وُلدت إلا للتو، ولم يكن جهاز iPhone قد تم إطلاقه، ولم تكن "التكنولوجيا القابلة للارتداء" حتى جزءًا من اللغة العامية الشائعة بعد. لقد مرت 10 سنوات فقط، وأصبحت كل هذه الأشياء موجودة في كل مكان تقريبًا في العالم المتقدم.

على عكس أي وقت آخر في تاريخ البشرية، يتجول الناس الآن بأجهزة استشعار وأجهزة كمبيوتر متصلة بالإنترنت متصلة بأجسادهم بشكل أو بآخر. لا تسمح لنا أجهزة الكمبيوتر هذه بالوصول إلى عالم من المعلومات الصحية عندما نحتاج إليها فحسب، بل تسمح لنا أيضًا بتتبع صحتنا الشخصية بطرق جديدة غير مسبوقة.

حتى الهاتف الذكي الرخيص يمكنه التحقق من معدل ضربات القلب، أو حساب عدد الخطوات التي تتخذها، أو مراقبة جودة نومك ليلاً. إذا كنت بحاجة إلى شيء أكثر تقدمًا، فهناك أيضًا عدد لا يحصى من المرفقات المتاحة التي يمكنها تحويل جهازك المحمول إلى أي أداة طبية قد تحتاج إليها. أ منظار الأذن الذي يعمل بالهاتف الذكي يمكن تشخيص التهابات الأذن، أ سماعة الطبيب الذكية يمكن تحديد إيقاعات القلب غير عادية، و مقياس الطيف الجزيئي المتصل بالهاتف الذكي يمكن أن يخبرك بالتركيب الكيميائي لأي أطعمة أو حبوب تصادفها. وهذا على سبيل المثال لا الحصر.

لقد أدت هذه الوفرة المذهلة من التطبيقات وأجهزة الاستشعار والمعلومات إلى تحول كبير بعيدًا عن الممارسات الطبية التقليدية.

يقول الدكتور إريك توبول، طبيب القلب ومدير معهد سكريبس للعلوم التحويلية: “في الأساس، ما نراه هو رقمنة البشر”. "تمنحك كل هذه الأدوات الجديدة القدرة على قياس الجوهر الطبي لكل إنسان ورقمنته بشكل أساسي. وبما أن المرضى ينتجون معظم هذه البيانات بأنفسهم، لأن هواتفهم الذكية ذات طابع طبي، فإنهم يحتلون مركز الصدارة بدلاً من الطبيب. ومع الخوارزميات الذكية التي تساعدهم على تفسير بياناتهم، يمكنهم، إذا أرادوا، أن يتحرروا من عالم الرعاية الصحية التقليدية المنغلق.

وبالنظر إلى المستقبل، يعتقد توبول أن الهواتف الذكية ستغير بشكل جذري الدور الذي يلعبه الأطباء البشريون في نظام الرعاية الصحية. ويوضح قائلاً: "يمكن لهذه الأدوات أن تقلل من استخدامنا للأطباء، وخفض التكاليف، وتسريع وتيرة الرعاية، وإعطاء المزيد من القوة للمرضى". "مع إنشاء المزيد من البيانات الطبية من قبل المرضى ومعالجتها بواسطة أجهزة الكمبيوتر، فإن الكثير من جوانب التشخيص والمراقبة الطبية سوف تتحول بعيدًا عن الأطباء. سيبدأ المريض في تحمل المسؤولية، ويلجأ إلى الأطباء بشكل رئيسي للحصول على العلاج والتوجيه والحكمة والخبرة. هؤلاء الأطباء لن يكتبوا الأوامر؛ سيقدمون النصائح."

الطب، وتلبية علوم الكمبيوتر

لأجهزة الكمبيوتر تاريخ طويل في مجال الطب. كانت المستشفيات تستخدمها لتتبع السجلات الطبية ومراقبة المرضى منذ الخمسينيات من القرن الماضي، لكن الطب الحسابي - أي استخدام نماذج الكمبيوتر والبرامج المتطورة لمعرفة كيفية تطور المرض - لم تكن موجودة إلا لفترة قصيرة نسبيًا وقت. لم يكن الأمر كذلك حتى العقد الماضي أو نحو ذلك، عندما أصبحت أجهزة الكمبيوتر أكثر قوة بشكل كبير ويمكن الوصول إليها، حيث بدأ مجال الطب الحسابي في الانطلاق حقًا.

ويقول الدكتور ريموند وينسلو، مدير معهد الطب الحاسوبي بجامعة جونز هوبكنز، الذي تأسس عام 2005، إنه في السنوات الأخيرة “شهد هذا المجال توسعا كبيرا. هناك مجتمع جديد تمامًا من الأشخاص الذين يتم تدريبهم في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر والهندسة، كما يتم تدريبهم أيضًا في علم الأحياء. وهذا يتيح لهم تقديم منظور جديد تمامًا للتشخيص والعلاج الطبي.

الآن، بدلاً من مجرد الحيرة بشأن الأسئلة الطبية المعقدة بقدرتنا العقلية البشرية المحدودة، بدأنا في تجنيد مساعدة الآلات على تحليل كميات هائلة من البيانات، والتعرف على الأنماط، وإجراء تنبؤات لا يستطيع أي طبيب بشري القيام بها فهم.

يوضح وينسلو: "إن النظر إلى المرض من خلال عدسة علم الأحياء التقليدي يشبه محاولة تجميع أحجية معقدة للغاية باستخدام عدد كبير من القطع". "يمكن أن تكون النتيجة صورة غير مكتملة للغاية. يمكن أن يساعدك الطب الحسابي في معرفة كيفية تناسب قطع اللغز معًا لإعطاء صورة أكثر شمولية. ربما لن نتمكن أبدًا من الحصول على جميع الأجزاء المفقودة، ولكن سينتهي بنا الأمر برؤية أكثر وضوحًا حول أسباب المرض وكيفية علاجه.

في فترة زمنية قصيرة نسبيًا، تم استخدام الطب الحسابي لإنجاز بعض الأشياء المذهلة - مثل تحديد الجينات والعلامات البروتينية لسرطان القولون والمستقيم وسرطان المبيض وعدد من أمراض القلب والأوعية الدموية الأمراض.

وفي الآونة الأخيرة، بدأ هذا المجال يتفرع إلى ما هو أبعد من نمذجة الأمراض. ومع توسع قدراتنا الحسابية على مر السنين، توسعت أيضًا الطرق التي يستخدم بها العلماء هذه القدرات. ويستخدم العلماء الآن تقنيات مثل خوارزميات التعلم العميق والذكاء الاصطناعي لاستخراج المعلومات من مصادر تكون عديمة الفائدة أو لا يمكن الوصول إليها.

خذ على سبيل المثال الدكتور جونار راتش من مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان. وقد استخدم هو وفريقه مؤخرًا الحساب لكشف ألغاز السرطان بطريقة غير تقليدية تمامًا. وبدلاً من بناء نموذج للمرض لفهمه على المستوى البيولوجي، قام راتش وفريقه ببناء نموذج برنامج حاسوبي ذو ذكاء اصطناعي قادر على قراءة وفهم مئات الملايين من الأطباء ملحوظات. من خلال مقارنة هذه الملاحظات وتحليل العلاقات بين أعراض المريض والتاريخ الطبي وملاحظات الأطباء و دورات علاجية مختلفة، تمكن البرنامج من العثور على روابط وارتباطات قد لا يكون لدى الأطباء البشريين لاحظت.

يوضح راتش أن "العقل البشري محدود، ومن ثم تحتاج إلى استخدام الإحصائيات وعلوم الكمبيوتر".

وراتش ليس الوحيد الذي يفكر خارج الصندوق. بفضل أجهزة الكمبيوتر الجديدة القوية، والكثير من البيانات الجديدة، وعدد لا يحصى من الأساليب الجديدة الذكية، يبتكر الباحثون طرقًا مختلفة تمامًا للتعامل مع المشكلات الطبية المعقدة.

على سبيل المثال، طور الباحثون مؤخرًا خوارزمية للتعلم الآلي تتتبع انتشار المرض عن طريق غربلة تويتر بحثًا عن تغريدات ذات علامات جغرافية حول المرض. ومن خلال تحليل هذه البيانات، يستطيع علماء الأوبئة التنبؤ بشكل أكثر دقة بالأماكن التي من المحتمل أن تنتشر فيها فيروسات مثل الأنفلونزا، مما يساعد مسؤولي الصحة على نشر اللقاحات بشكل أكثر فعالية.

وفي دراسة مختلفة، قام الباحثون بتدريب شبكة عصبية اصطناعية للتعرف على الأنماط في فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي، مما أدى في النهاية إلى حدوث نظام لا يمكنه اكتشاف وجود مرض الزهايمر فحسب، بل يتنبأ أيضًا بالوقت المحتمل لظهور المرض في حالة صحية أخرى مريض.

لدينا أيضًا خوارزميات يمكنها ذلك تشخيص الاكتئاب والقلق من خلال تحليل الأنماط في كلامك، وحتى توقع انتشار الإيبولا من خلال تحليل نشاط هجرة الخفافيش المصابة. والقائمة تطول. هذه مجرد أمثلة قليلة لاتجاه أكبر. لقد غزت الحوسبة العشرات من المهن الطبية المختلفة في هذه المرحلة، وستستمر في نشر أصابعها حتى تصل إلى كل ركن من أركان البحث والممارسة الطبية.

تحرير الجينات

إن أي مناقشة لأهم التطورات التي حدثت خلال السنوات العشر الماضية ستكون غير مكتملة إلى حد مؤسف دون ذكر كريسبر-كاس9. هذه التقنية هي بلا شك واحدة من أكبر الإنجازات في عصرنا، وسيكون لها تأثير عميق على مستقبل الطب.

بالنسبة للمبتدئين، فإن CRISPR-Cas9 هي تقنية لتحرير الجينوم تسمح للعلماء بتحرير الجينات بدقة وكفاءة ومرونة غير مسبوقة. تم تطويره في عام 2012، ومنذ ذلك الحين اجتاحت مجال علم الأحياء كالنار في الهشيم.

يشير اختصار CRISPR إلى التكرارات المتناوبة القصيرة المتداخلة بانتظام. ربما لا يعني هذا الكثير بالنسبة لك إلا إذا كنت عالم أحياء، ولكن باختصار، يشير إلى جهاز مناعي تكيفي النظام الذي تستخدمه الميكروبات للدفاع عن نفسها ضد الفيروسات الغازية عن طريق تسجيل واستهداف الحمض النووي الخاص بها تسلسلات. منذ بضع سنوات، أدرك العلماء أنه يمكن إعادة استخدام هذه التقنية لتصبح تقنية بسيطة وموثوقة لتحرير الجينوم لأي كائن حي تقريبًا، في الخلايا الحية.

ولكي نكون منصفين، فإن كريسبر ليست أول أداة لتحرير الجينوم تم إنشاؤها على الإطلاق. في وقت سابق، كان بإمكان العلماء تعديل الجينات باستخدام عمليات مثل TALENS ونواة إصبع الزنك. ومع ذلك، فإن هذه التقنيات السابقة لا تضاهي بساطة تقنية كريسبر. يتطلب كلاهما أن يقوم العلماء ببناء بروتينات مخصصة لكل هدف من الحمض النووي - وهي عملية تستغرق وقتًا وجهدًا أطول بكثير من برمجة الحمض النووي الريبي (RNA) البسيطة نسبيًا التي تستخدمها تقنية كريسبر.

يوضح يوشيا زاينر، عالم الأحياء وهاكر الأحياء: "كان بإمكاننا القيام بكل هذه الأمور المتعلقة بالهندسة الوراثية من قبل، لكن الأشياء السابقة التي استخدمها الناس، مثل نوكلياز إصبع الزنك وTALENS، كان لا بد من هندستها على البروتين مستوى. لذا، إذا أردت هندسة شيء ما لجين معين، فسيستغرق الأمر ستة أشهر تقريبًا لهندسة البروتينات لربط الحمض النووي. مع كريسبر، إذا أردت إجراء تجربة كريسبر جديدة، يمكنني الاتصال بالإنترنت، والذهاب إلى إحدى شركات تصنيع الحمض النووي، وطلب 100 شيء مختلف، وغدًا يمكنني إجراء تجاربي. لقد استغرق الأمر من ستة أشهر إلى، حسنًا - بعض هذه الشركات تقوم بالشحن بين عشية وضحاها الآن - لذلك لا يمكنك فقط إجراء 100 ضعف من الأبحاث، بل يمكنك القيام بذلك بشكل أسرع 100 مرة من ذي قبل.

بكل بساطة، نجحت تقنية كريسبر في إزالة بعض أكبر العقبات التي تقف أمام الباحثين في مجال الحمض النووي في جميع أنحاء العالم. لقد أصبحت البوابات مفتوحة الآن، ويمكن لأي شخص أن يقوم بتحرير الجينات.

في العقد الذي سبق تطوير تقنية كريسبر-كاس9، تم ذكر كريسبر في المنشورات العلمية 200 مرة فقط. وقد تضاعف هذا الرقم ثلاث مرات في عام 2014 وحده، ولا نرى أي علامات على التباطؤ في أي وقت قريب.

وفي العامين الماضيين فقط، نجح الباحثون في استخدام تقنية كريسبر في الهندسة المحاصيل ذات المناعة لبعض الأمراض الفطرية، والقضاء على فيروس نقص المناعة البشرية-1 من خلايا الفئران المصابة، وحتى إجراء هندسة جينومية واسعة النطاق.

وهذه ليست سوى البداية. بينما أكتب هذه الكلمات، تجري بالفعل أولى تجارب تحرير الجينات على البشر. سيحاول مجموعة من الباحثين الصينيين في أغسطس المقبل علاج مريض مصاب بالسرطان عن طريق حقن الشخص بخلايا معدلة باستخدام طريقة كريسبر-كاس9. وبشكل أكثر تحديدًا، يخطط الفريق لأخذ خلايا الدم البيضاء من المرضى الذين يعانون من نوع معين من الرئة السرطان، وتحرير تلك الخلايا بحيث تهاجم السرطان، ثم تعيد إدخالها مرة أخرى إلى جسم المريض جسم. إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها، فإن الخلايا المهندسة سوف تطارد الخلايا السرطانية وتقتلها وسيتعافى المريض تمامًا.

تشير سلسلة من التجارب الناجحة على الحيوانات إلى أن تقنية كريسبر لديها إمكانات هائلة في علاج الأمراض التي تصيب الإنسان. ولكن يمكن القول إن أكبر نقاط قوة كريسبر لا تكمن في بساطتها وفعاليتها، بل في أن هذه التقنية أصبحت في متناول الجميع بحيث يمكن للجميع استخدامها.

في الوقت الحالي، وبفضل شركة ناشئة في مجال توريد التكنولوجيا الحيوية في كاليفورنيا، يمكن لأي شخص لديه 140 دولارًا أن يحصل على منتج افعل ذلك بنفسك بمجموعة كريسبر وابدأ في إجراء تجارب تحرير الجينات الأساسية مباشرة في المطبخ عداد. ويأمل زاينر، مؤسس الشركة، أن يؤدي وضع هذه الأدوات في أيدي العلماء المواطنين إلى تعزيز معرفتنا الجماعية بالحمض النووي بطريقة هائلة.

قال زاينر: “هناك الكثير من الأشخاص الذين يتمتعون بكل هذه المعرفة والمهارة والإبداع والقدرات التي لا يتم استغلالها”. "قرأت في مكان ما أن هناك أكثر من 7 ملايين من مبرمجي الكمبيوتر الهواة في العالم في الوقت الحالي - وهو أمر جنوني عندما تفكر في أنه في عام 1970 كان هناك بالكاد ما يكفي لملء مرآب للسيارات. ولكن عندما يتعلق الأمر بالهندسة الوراثية والحمض النووي، فإننا نعمل على هذه الأشياء لفترة أطول، أو على الأقل فطالما كانت أجهزة الكمبيوتر موجودة، إلا أنه ربما لا يوجد سوى بضعة آلاف من العلماء الهواة يقومون بذلك التجارب. وهذا ما أريد تغييره. أين سيكون عالمنا الطبي لو كان هناك 7 ملايين من علماء الأحياء الهواة؟

الطب التجديدي ينمو

في عام 1981، حقق عالمان بريطانيان تقدمًا هائلاً. ولأول مرة على الإطلاق، تمكنوا من زراعة خلايا جذعية جنينية في المختبر. تحتوي الخلايا الجذعية — المعجون الخلوي الذي تُصنع منه جميع أنسجة الجسم — على قائمة لا نهاية لها تقريبًا للتطبيقات الطبية المحتملة، ومنذ اكتشافها، ظل العلماء يتغنون بأصواتهم يمدح. لسنوات، قيل لنا أن أبحاث الخلايا الجذعية ستبشر بمستقبل حيث سنكون قادرين على إعادة نمو الأنسجة والأعضاء وحتى الأطراف الكاملة. ولكن على الرغم من أننا عرفنا إمكاناتها منذ فترة طويلة، إلا أننا لم نكتشف حتى وقت قريب كيفية استخدام الخلايا الجذعية حقًا لصالحنا الجماعي.

المشكلة هي أننا اصطدمنا ببعض الحواجز على طول الطريق. بعد زراعة الخلايا الجذعية للفئران لأول مرة في عام 1981، استغرق الأمر 18 عامًا أخرى حتى نجح العلماء في عزل الخلايا الجذعية الجنينية البشرية وزراعتها في المختبر. وعندما حدث هذا أخيرًا، تم قبوله عالميًا باعتباره إنجازًا هائلاً - لكن هذه التكنولوجيا الجديدة لم تقابل بأذرع مفتوحة من قبل المنظمين.

في عام 2001، فرضت إدارة بوش قيوداً معوقة على تمويل أبحاث الخلايا الجذعية البشرية في الولايات المتحدة، على أساس أن تخليق الخلايا الجذعية أمر بالغ الأهمية. تتطلب الخلايا تدمير جنين بشري (النقاشات حول الإجهاض وأين تبدأ الحياة أو لا تبدأ كانت بارزة جدًا في وقت). لكن هذا لم يمنع التقدم من الحدوث في أجزاء أخرى من العالم. في عام 2006، قام عالم ياباني يُدعى شينيا ياماناكا بتطوير طريقة لتكوين خلايا شبيهة بالخلايا الجنينية من الخلايا البالغة - وبالتالي تجنب الحاجة إلى تدمير الجنين من أجل صنع جذع متعدد الاستخدامات وقابل للاستخدام الخلايا.

منذ تلك اللحظة فصاعدًا، كانت أبحاث الخلايا الجذعية تنمو مثل الخلايا الجذعية. بعد ثلاث سنوات من الحل البديل للخلايا الجذعية متعددة القدرات الذي طرحه ياماناكا في عام 2006، رفعت إدارة أوباما قيود التمويل التي فرضتها إدارة بوش عام 2001 على أبحاث الخلايا الجذعية. وفجأة، انفتحت الأبواب على مصراعيها، وشهد كل عام تقريبًا منذ ذلك الحين نوعًا من التقدم الكبير في الطب التجديدي.

في عام 2010، ولأول مرة على الإطلاق، استخدم العلماء الخلايا الجذعية الجنينية البشرية لعلاج شخص يعاني من إصابة في النخاع الشوكي. وفي عام 2012، تم استخدامها بنجاح في محاكمة مختلفة لعلاج امرأة تعاني من الضمور البقعي المرتبط بالعمر. وتستمر الاختراقات في الظهور. حتى الآن، تم استخدام العلاجات المتعلقة بالخلايا الجذعية (أو يجري التحقيق فيها) لمرض السكري، ومرض باركنسون، ومرض الزهايمر، إصلاح إصابات الدماغ المؤلمة، وإعادة نمو الأسنان، وإصلاح السمع، وشفاء الجروح، وحتى علاج بعض التعلم الإعاقات.

وفي العامين الماضيين، بدأ الباحثون في استكشاف طرق لاستخدام الخلايا الجذعية بالتزامن مع طرق التصنيع المضافة – والتي أدت إلى ظهور التقنية المتطورة المعروفة باسم 3D الطباعة الحيوية. باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لإنشاء سقالات يمكن زراعة الخلايا الجذعية عليها، قطع العلماء خطوات كبيرة في زراعة أطراف وأنسجة وأعضاء جديدة خارج جسم الإنسان. الأمل هو أننا سنصل يومًا ما إلى نقطة يمكننا فيها طباعة قطع الغيار في هذه الآلات وبعد ذلك وزرعها بعد ذلك، مما يقلل أو يلغي تمامًا اعتمادنا على الأعضاء والأطراف والأنسجة الجهات المانحة. لا تزال هذه التقنية في مهدها في هذه المرحلة، ولكنها أيضًا مثال رائع لكيفية عمل العلوم الطبيعية يمكن لعلم الأحياء أن يندمج ويستفيد من التطورات التكنولوجية التي تحدث خارج حدود التقليدية الدواء.

العصر الذهبي لعلم الأعصاب

في عام 2014، عندما قام الفيزيائي الشهير والمستقبلي ميتشيو كاكو قال مشهورا "لقد تعلمنا عن الدماغ المفكر في السنوات العشر إلى الخمس عشرة الماضية أكثر مما تعلمناه في تاريخ البشرية بأكمله"، لم يكن يبالغ في الحقيقة. لقد حيرت الحزمة اللحمية من الخلايا العصبية النابضة كهربائيًا الموجودة داخل جماجمنا العلماء لعدة قرون، ولكن الفضل في ذلك يرجع إلى حد كبير إلى ومع التقدم في تقنيات الحوسبة والاستشعار والتصوير، توسع فهمنا للدماغ البشري بشكل كبير في الأعوام القليلة الماضية سنين.

لقد أتاحت موجة من تقنيات التصوير والمسح الضوئي الجديدة التي تم تطويرها على مدار العقود القليلة الماضية للعلماء مراقبة الدماغ كما لم يحدث من قبل. يمكننا الآن رؤية الأفكار والعواطف والنقاط الساخنة والمناطق الميتة داخل الدماغ الحي، ومن ثم نبدأ عملية فك رموز هذه الأفكار باستخدام أجهزة كمبيوتر قوية.

وهذا له آثار كبيرة على مستقبل الطب. تعد الأمراض العقلية والإعاقات العصبية السبب الرئيسي للإعاقة في الولايات المتحدة والعديد من البلدان المتقدمة الأخرى. وفقًا للتحالف الوطني للأمراض العقلية، يعاني حوالي 1 من كل 5 أشخاص من أحد أنواع مشاكل الصحة العقلية. ولكن بفضل عدد من التقنيات الجديدة التي بدأت تؤتي ثمارها في العقد الماضي، فإننا نتعلم بسرعة كيفية العلاج كل شيء بدءًا من الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر والتصلب الجانبي الضموري، إلى الحالات الأكثر إثارة للحيرة مثل التوحد ومرض التصلب الجانبي الضموري. فُصام.

أحد التطورات الواعدة التي ظهرت مؤخرًا هو ظهور علم البصريات الوراثي - وهي تقنية تسمح للعلماء بتشغيل أو إيقاف الخلايا العصبية الفردية بالضوء. قبل إتقان هذه الطريقة، كانت الإجراءات القياسية لتنشيط أو إسكات الشبكات العصبية بدائية نسبيًا. لتحديد أي مجموعة من الخلايا العصبية تساعد الفئران على التنقل في متاهات، على سبيل المثال، يقوم العلماء بإدخالها يتم إدخال الأقطاب الكهربائية مباشرة في أنسجة دماغ الفأر، مما يؤدي إلى هزها قليلاً، وتحفيز آلاف الخلايا العصبية في الوقت. كانت هذه الطريقة غير دقيقة إلى حد ما، مما جعل جمع البيانات المفيدة أمرًا صعبًا إلى حد ما، ولكن مع علم البصريات الوراثي، يمكن للعلماء الآن وضع الجزيئات الحساسة للضوء في خلايا دماغية محددة والتلاعب بها بشكل فردي - مما يجعل من الأسهل بكثير تحديد الدور الذي تلعبه الخلية العصبية (أو شبكة من الخلايا العصبية) في السلوك أو العاطفة أو مرض.

لقد تبنى علماء الأعصاب في جميع أنحاء العالم هذه التقنية الآن. "على مدى العقد الماضي، استخدمت مئات المجموعات البحثية علم البصريات الوراثي لمعرفة كيفية مساهمة شبكات الخلايا العصبية المختلفة في السلوك، "الإدراك والإدراك"، كما يقول إد بويدن، أستاذ الهندسة البيولوجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمخترع المشارك علم البصريات الوراثي. "في المستقبل، سيسمح لنا علم البصريات الوراثي بفك رموز كيفية إثارة خلايا الدماغ المختلفة للمشاعر والأفكار والحركات - وكذلك كيف يمكن أن تنحرف عن مسارها لإنتاج اضطرابات نفسية مختلفة."

توصيل النقاط

بكل المقاييس، كانت السنوات العشر الماضية بمثابة زوبعة من التقدم الطبي - ولكن من أجل فهم كيف يمكن أن يتقدم الطب في السنوات العشر المقبلة، من المهم أن فهم ليس فقط مدى سرعة تقدم هذه الجيوب من الطب بشكل فردي، ولكن أيضًا كيف بدأت في التقارب والتجمع والتلقيح مع بعضها البعض. إن كل التطورات الطبية المذهلة والتحولات الكبرى التي تمت مناقشتها سابقًا لا توجد في الفراغ. إنهم ليسوا منعزلين عن بعضهم البعض، أو عن التطورات الأخرى التي تحدث خارج عالم الطب. وبدلاً من ذلك، يندمج العديد منها بطريقة تآزرية للغاية، الأمر الذي يعزز في النهاية وتيرة التقدم الطبي بشكل أكبر.

ويعد التقارب المستمر بين الطب الحسابي وتكنولوجيا الهاتف المحمول أحد الأمثلة الواضحة، والذي يحدث على نطاقين مختلفين. على المستوى الشخصي، تسمح المعالجات القوية بشكل متزايد (وكذلك الحوسبة السحابية) للهواتف المحمولة بذلك أكمل المهام الأكثر تعقيدًا - مثل التعرف على نمو الشامة - والتي يمكن استخدامها للأغراض الطبية المقاصد. على المستوى الجماعي، يمكن استخدام جميع البيانات الطبية التي ننشئها باستخدام هواتفنا الذكية وأجهزة الاستشعار التي يمكن ارتداؤها لكشف الألغاز الطبية على نطاق واسع.

يقول توبول، مدير معهد سكريبس لعلوم الترجمة: "إن الثورة الحقيقية لا تأتي من امتلاك مستودع بيانات طبية متعمق وآمن على هاتفك الذكي". "إنها تأتي من السحابة، حيث يمكننا دمج جميع بياناتنا الفردية. وعندما يتم تجميع هذا الفيضان من البيانات ودمجه وتحليله على النحو الصحيح، فإنه سيوفر إمكانات هائلة وجديدة على مستويين ــ الفرد والسكان ككل. وبمجرد تتبع جميع بياناتنا ذات الصلة ومعالجتها آليًا لاكتشاف الاتجاهات والتفاعلات المعقدة التي لا يستطيع أحد اكتشافها بمفرده، سنكون قادرين على استباق العديد من الأمراض.

ولا يقتصر التقارب بين الهواتف الذكية والطب الحاسوبي أيضًا. هناك عدد لا يحصى من المجالات والتقنيات المختلفة تجتمع معًا - بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر، علم الأعصاب، وتحرير الجينات، والروبوتات، والخلايا الجذعية، والطباعة ثلاثية الأبعاد، ومجموعة أخرى.

وحتى الأشياء التي تبدو منفصلة إلى حد ما - مثل تسلسل الحمض النووي وعلم الأعصاب - بدأت تتجمع معًا. انظر فقط إلى كيفية تشخيص معظم اضطرابات الدماغ الآن. منذ سنوات مضت، كان تشخيص الاضطرابات العصبية والنفسية يتطلب إجراءات مكلفة وتدخلية مثل الخزعات والبزل الشوكي، ولكن بفضل التقنيات الحديثة لتسلسل الحمض النووي التي تم تطويرها في أعقاب مشروع الجينوم البشري، يمكننا الآن تشخيص نفس هذه الأمراض بدم بسيط امتحان. في هذه الحالة، ساعدت معرفتنا بعلم الوراثة في تطوير معرفتنا بعلم الأعصاب - وهذا هو بالضبط هذا النوع التلقيح المتبادل الذي يحدث أكثر فأكثر مع تقدم مختلف فروع الطب والتكنولوجيا.

دفع ثمن الصحة، وليس العلاج

الأمر هو أنه مثلما أن كل هذه التطورات الطبية والتكنولوجية مترابطة، فهي أيضًا مرتبطة بشكل غير مفهوم بأشياء مثل السياسة والتشريع والاقتصاد وحتى التقاليد. لا يتحرك كل شيء بالوتيرة السريعة التي يسير بها العلم والتكنولوجيا، لذلك من المرجح أن يستمر تقدم الطب بوتيرة سريعة بمعدل أسرع بشكل متزايد، من المهم أيضًا أن نتذكر أن تطبيق التقنيات الطبية الجديدة قد لا يحدث دائمًا بسرعة.

إحدى العقبات الكبيرة التي تقف في طريق التنفيذ بشكل خاص هي نموذج الرسوم مقابل الخدمة الحالي الذي تستخدمه معظم أنظمة الرعاية الصحية. وبموجب هذا النظام، يتلقى الأطباء مدفوعات مقابل كل خدمة يقدمونها - سواء كانت زيارة للعيادة، أو اختبار، أو إجراء جراحي، أو أي نوع آخر من الخدمات الصحية. يخلق هذا النموذج شيئًا من تضارب المصالح، لأنه يحفز استخدام العلاجات، وليس بالضرورة الحفاظ على صحة الناس.

وكما يقول الدكتور دانييل كرافت، المدير التنفيذي المؤسس ورئيس قسم الطب الأسي في جامعة سينجولاريتي، يوضح أن هذه المشكلة الهيكلية تثبط بشكل فعال التحول إلى الطب الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية الممارسات.

ويوضح قائلاً: "أنا طبيب أطفال، لذا إذا كنت أكسب بعض أموالي من رؤية الأطفال المصابين بالتهابات الأذن، والآن أستطيع أن أرسلهم إلى المنزل مع تطبيق ومنظار أذن رقمي - لكن لا يمكنني دفع ثمن ذلك - لن يتم تحفيزي لاستخدام هذا الأحدث والأكثر فعالية تكنولوجيا."

إنها مشكلة كبيرة، لكنها بالتأكيد ليست مشكلة لا يمكن التغلب عليها. الشيء الوحيد الذي من المرجح أن يؤدي إلى تسريع اعتماد هذه الأدوات والأساليب الجديدة هو التحول إلى ما يسمى "الرعاية القائمة على القيمة." وكما يقول كرافت: "الأطباء في هذا النوع من نظام الرعاية الصحية سيحصلون على أموال مقابل الحفاظ عليك أكثر صحة. سيكون حافزهم هو إبقائك خارج المستشفى بعد خروجك من المستشفى، وليس الحصول على أموال مقابل إجراء المزيد من الإجراءات أو الخزعات أو الوصفات الطبية." ويوضح أنه في نظام الرعاية الصحية القائم على القيمة، "قد يحصل الأطباء وفرق الرعاية الصحية على مكافآت عندما يحصل عليها المرضى أرقام أفضل لسكر الدم، أو زيارات أقل للطوارئ غير ضرورية، أو تتم مراقبة ضغط الدم لديهم باستخدام ضغط الدم المتصل الأصفاد."

من غير المرجح أن يحدث الانتقال من نموذج الرسوم مقابل الخدمة الحالي إلى نظام رعاية قائم على القيمة بين عشية وضحاها - ولكنه يحدث بالفعل. وقد بدأت مجموعة من المنظمات الطبية الكبيرة، مثل Kaiser Permanente وMayo Clinic، في احتضان هذه الفكرة هذا النموذج، والتوافر المتزايد لتقنيات التتبع الصحي الحديثة، يضغطان على هذا التحول أكثر فأكثر أكثر.

يقول كرافت: "إن نماذج البيانات تتغير". "بعد عشر سنوات من الآن، سيتم دفع تكاليف الغالبية العظمى من الرعاية الصحية وفقًا للنتيجة - حتى بعض الرعاية الطبية لن يتم الدفع مقابل الأجهزة والتطبيقات والأدوات الأخرى إلا بعد انتهاء صلاحيتها، وليس فقط بسبب وصف الطبيب لها هم. إذا كان هذا جزءًا من رعايتي، وتم تكريمي على نتائج أفضل أو انخفاض تكاليف الرعاية الصحية، فمن الأرجح أن أتبنى هذه الأدوات الأحدث والأكثر تقنية.

ما هو قاب قوسين أو أدنى؟

لذلك، مع الأخذ في الاعتبار الوتيرة الهائلة للتقدم في مجالات مثل تحرير الجينات، والتلقيح المتبادل بين المجالات المختلفة، والحواجز التي تعترض الطريق تمنعنا من اعتماد تقنيات جديدة بالسرعة التي تتقدم بها - ما هي التغييرات التي نتوقع رؤيتها في الطب خلال العشر سنوات القادمة؟ سنين؟

يمكن القول إن الإجابة الأكثر سهولة على هذا السؤال تأتي من الدكتور ليروي هود وفكرته عن الطب P4، حيث يرمز P إلى: التنبؤي، والوقائي، والشخصي، والمشاركة.

على مدى العقد المقبل، سوف يصبح الطب ذو طبيعة تنبؤية بشكل متزايد. مع تبني المزيد من الأشخاص لقدرتهم على تسجيل البيانات الصحية وتتبعها، ومع اتساع نطاق تلك البيانات إن قدرتنا على تحليل تلك البيانات تزداد قوة، وسنكون قادرين على استباق مجموعة واسعة من الاختلافات الأمراض. اليوم، لدينا تطبيق يمكنه إخبارك عندما تكون الشامة معرضة لخطر التحول إلى سرطان الجلد الخبيث. غدًا، سيكون لدينا تطبيقات تحلل أنماط المشي للعثور على العلامات المبكرة لمرض التصلب المتعدد، أو إلقاء نظرة على حالتك عادات الأكل على مدى السنوات الثلاث الماضية وإعلامك (من خلال إشعار ودي بالطبع) أنك على المسار الصحيح السكري.

وبطبيعة الحال، تعتمد هذه القدرات التنبؤية أيضًا على فكرة أن الطب سيصبح تشاركيًا بشكل متزايد في السنوات القليلة المقبلة. مع تقدم التكنولوجيا، سيلعب المرضى دورًا أكثر نشاطًا في الرعاية الصحية الخاصة بهم، ويتعاونون مع الأطباء بدلاً من مجرد تلقي الأوامر.

يقول كرافت: "في غضون 10 سنوات، آمل أن تكون قد قمت بالفعل بتحميل أحدث مؤشراتك الحيوية - من ساعتك، أو فراش، أو قارئ ضغط الدم، أو جهاز قياس السكر لديك - في سجلك الطبي الإلكتروني، الموجود لدى فريقك الطبي الولوج إلى. ونأمل أن يعني ذلك أن فريقك الطبي لا يحتاج إلى مراقبة العلامات الحيوية، ولكن عندما يبدو شيء ما غريبًا عندما تشعر الآلة و"predicatlyitcs" بوجود مشكلة، يمكن لفريق الرعاية الصحية الخاص بك - أو الصورة الرمزية الرقمية - الاتصال بك مبكر. آمل أن يكون المزيد من المرضى أكثر تمكينًا ليكونوا، إن لم يكونوا مديرًا تنفيذيًا لصحتهم، فعلى الأقل مديرًا للعمليات - لذا فهم تتبع صحتهم بطرق أكثر ذكاءً ويكونون أكثر طيارين مساعدين في رعايتهم بدلاً من مجرد الانتظار لسماع ما يجب عليهم فعله وما يجب عليهم فعله رد الفعل."

وفي نهاية المطاف، فإن هذا التحول إلى نظام طبي أكثر تشاركية وشخصية وتنبؤية من شأنه أن يعزز قدرتنا على منع حدوث المرض في المقام الأول. إذا كان بإمكان سوار تتبع النظام الغذائي الخاص بك أن يتزامن مع ثلاجتك الذكية ويحدد أنك تتناول أطعمة تحتوي على كمية عالية من الصوديوم، فإن قد يوصي مساعد الصحة الرقمي المدعوم بالذكاء الاصطناعي بتغييرات غذائية من شأنها أن تساعدك على المدى الطويل على تجنب الإصابة بأمراض القلب لسنوات لاحقاً.

يبدو من المضحك أن نقول ذلك، ولكن إذا واصلنا مسارنا الحالي، فإن المستقبل القريب للطب قد يكون في الواقع مستقبلًا حيث لا نحتاج إلى تناول الدواء.