Meditsiini tulevik: tüvirakud, geenitehnoloogia, kohandatud DNA

2008. aasta suvel märkasin oma käel mutti, mis tundus muutuvat suuremaks.

Raske oli aga öelda. Ma ei olnud kindel, kas see oli päriselt kasvanud – või olin lihtsalt hulluks läinud ja ilma mõjuva põhjuseta hüpohondrik –, nii et otsustasin lasta seda kontrollida. Selleks pidin helistama kliinikusse, leppima kokku kohtumise, ootama paar päeva ja seejärel sõitma arsti juurde. Kui ma seal viibisin, vaatas üks enam kui kaheksa-aastase meditsiinilise eriharidusega naine mutile pika ja karmi pilgu ja esitas mulle selle kohta mitmeid küsimusi – aga kui see kõik oli öeldud ja tehtud, polnud tal lõplikku vastust mina. Selle asemel suunas ta mind lihtsalt teise arsti juurde, kellel oli melanoomiga rohkem kogemusi, ja kogu protsess algas uuesti.

Sellest ei saanud midagi, kuid teine ​​arst käskis mul turvalisuse huvides sellel silma peal hoida. Keritakse kaheksa aastat edasi ja ma hoian sellel endiselt silma peal, kuid minu meetodid on muutunud pisut keerukamaks. Nüüd iga paari kuu tagant tõmban a

nutitelefoni minu taskust, käivitage rakendus nimega SkinVisionja tehke mutist pilt. Mõne sekundi jooksul kasutab rakendus täiustatud pildituvastusalgoritme, et analüüsida kuju, suurust ja värvi kahjustatud piirkonda, seejärel võrdleb seda kõigi piltidega, mida olen varem teinud, et hinnata oma ohtu melanoom.

Tehnoloogia abil saab midagi, mis kunagi võttis mul kaks nädalat ja mitu arstivisiiti, nüüd tehtud lühema ajaga, kui kulub kingade sidumiseks. Siiani on mu meelest, et sellise radikaalse ümberkujundamiseni kulus vähem kui kümme aastat, nii et nüüd iga kord, kui ma rakenduse käivitan, ei suuda ma jätta mõtlemata, milliseid edusamme me järgmisel kümnendil näeme.

Milline näeb meditsiin välja kümne aasta pärast? Kas meid opereerivad robotkirurgid, kasvatame nõudmisel uusi organeid ja võtame imetablette, mis leevendavad kõiki meie vaevusi? Kas maailma kõige surmavamad haigused saavad terveks või mõtleme välja, kuidas neid ennetada, enne kui need üldse juhtuvad? Lihtne on oletada, mis juhtub kauges tulevikus, aga kuidas on lood lähitulevikuga? Millised imelised asjad on võimalikud – reaalselt – aastal 2026?

Et mõista, peate esmalt vaatama tagasi viimase 10 aasta jooksul toimunud tektoonilistele nihketele, mis jätkuvad ka tulevikus. Siin on, kuidas tehnoloogia on viimase kümnendi jooksul meditsiini radikaalselt ümber kujundanud, ja pilk mõningatele hämmastavatele edusammudele, mis tulevad järgmisel kümnendil.

Tervise Internet

2006. aastal polnud kellelgi taskus nutitelefoni. Traadita veeb oli vaevu sündinud, iPhone ei olnud välja antud ja "kantav tehnoloogia" ei kuulunud veel populaarsesse rahvakeeli. See on vaid 10 aastat hiljem ja kõik need asjad on arenenud maailmas peaaegu üldlevinud.

Erinevalt teistest aegadest inimkonna ajaloos kõnnivad inimesed praegu ringi, anduritega varustatud Interneti-ühendusega arvutid, mis on enam-vähem keha külge kinnitatud. Need arvutid võimaldavad meil mitte ainult juurdepääsu terviseteabe maailmale, kui seda vajame, vaid ka jälgida meie isiklikku tervist enneolematul uuel viisil.

Isegi odav nutitelefon suudab kontrollida teie pulssi, loendada tehtud samme või jälgida teie öise une kvaliteeti. Kui vajate midagi täpsemat, on saadaval ka lugematu arv manuseid, mis muudavad teie mobiilseadme peaaegu igaks meditsiiniliseks tööriistaks, mida teil kunagi vaja läheb. A nutitelefoni toitega otoskoop oskab diagnoosida kõrvapõletikke, a nutikas stetoskoop oskab tuvastada ebatavalisi südamerütme ja a nutitelefoniga ühendatud molekulaarspektromeeter võib teile öelda mis tahes toidu või pillide keemilise koostise, mida kohtate. Ja see on vaid mõne nime nimetamiseks.

See uskumatu rakenduste, andurite ja teabe rohkus on juba käivitanud suure nihke traditsioonilisest meditsiinipraktikast.

"Põhimõtteliselt on see, mida me näeme, inimeste digiteerimist," ütleb dr Eric Topol, kardioloog ja Scrippsi tõlketeaduste instituudi direktor. "Kõik need uued tööriistad annavad teile võimaluse põhimõtteliselt kvantifitseerida ja digitaliseerida iga inimese meditsiinilist olemust. Ja kuna patsiendid genereerivad enamiku nendest andmetest ise, kuna nende nutitelefonid on meditsiinilised, siis on nad arsti asemel kesksel kohal. Ja nutikate algoritmide abil, mis aitavad neil oma andmeid tõlgendada, saavad nad soovi korral vabaneda traditsioonilise tervishoiu suletud maailmast.

Tulevikku vaadates usub Topol, et nutitelefonid muudavad radikaalselt inimeste arstide rolli tervishoiusüsteemis. "Need vahendid võivad vähendada meie arstide kasutamist, vähendada kulusid, kiirendada ravitempot ja anda patsientidele rohkem jõudu," selgitab ta. "Kuna patsiendid genereerivad rohkem meditsiinilisi andmeid ja neid töötlevad arvutid, nihkub suur osa meditsiini diagnostika- ja jälgimisaspektidest arstidelt eemale. Patsient hakkab vastutust võtma, pöördudes arstide poole peamiselt ravi, juhendamise, tarkuse ja kogemuste saamiseks. Need arstid ei kirjuta korraldusi; nad annavad nõu."

Meditsiin, tutvu arvutiteadusega

Arvutitel on meditsiini valdkonnas pikk ajalugu. Haiglad on kasutanud neid haiguslugude jälgimiseks ja patsientide jälgimiseks alates 1950. aastatest, kuid arvutusmeditsiin – st. arvutimudelid ja keerukas tarkvara, et välja selgitada, kuidas haigus areneb – on olnud kasutusel vaid suhteliselt lühikest aega aega. Alles eelmisel kümnendil, kui arvutid muutusid drastiliselt võimsamaks ja ligipääsetavamaks, hakkas arvutusmeditsiini valdkond tõeliselt hoo sisse saama.

2005. aastal asutatud Johns Hopkinsi ülikooli arvutusmeditsiini instituudi direktor dr Raimond Winslow ütleb, et viimastel aastatel on „valdkond plahvatuslikult kasvanud. Seal on täiesti uus kogukond inimesi, kes saavad koolitust matemaatika, arvutiteaduse ja inseneriteaduste alal – ja neid koolitatakse ka bioloogias. See võimaldab neil tuua meditsiinilisele diagnoosimisele ja ravile täiesti uue vaatenurga.

Nüüd, selle asemel, et oma piiratud ajujõuga lihtsalt mõistatada keeruliste meditsiiniliste küsimuste üle, oleme hakanud värbama Masinate abil saab analüüsida tohutul hulgal andmeid, tuvastada mustreid ja teha ennustusi, mida ükski inimarst isegi ei suudaks aru saada.

"Haiguste vaatamine läbi traditsioonilise bioloogia objektiivi on sama, kui prooviks kokku panna väga keerulise pusle, millel on tohutu hulk tükke," selgitab Winslow. “Tulemus võib olla väga puudulik pilt. Arvutimeditsiin aitab teil näha, kuidas pusle tükid omavahel kokku sobivad, et anda terviklikum pilt. Meil ei pruugi kunagi olla kõiki puuduvaid tükke, kuid lõpuks saame palju selgema ülevaate sellest, mis haigust põhjustab ja kuidas seda ravida.

Suhteliselt lühikese aja jooksul on arvutusmeditsiini kasutatud päris uskumatute asjade saavutamiseks – nagu kolorektaalse vähi, munasarjavähi ja mitmete kardiovaskulaarsete haiguste geeni- ja valgumarkerite kindlaksmääramine. haigused.

Viimasel ajal on valdkond hakanud isegi haiguste modelleerimisest kaugemale hargnema. Kuna meie arvutusvõimsused on aastate jooksul laienenud, on laienenud ka viisid, kuidas teadlased neid võimeid kasutavad. Teadlased kasutavad praegu selliseid tehnoloogiaid nagu süvaõppe algoritmid ja tehisintellekt, et kaevandada teavet allikatest, mis on muidu kasutud või kättesaamatud.

Võtke näiteks dr Gunnar Rätcsh Memorial Sloan Ketteringi vähikeskusest. Tema ja ta meeskond kasutasid hiljuti arvutusi, et vähi saladusi täiesti ebatavalisel viisil lahti harutada. Selle asemel, et luua haiguse mudelit, et mõista seda bioloogilisel tasandil, ehitas Rätcsh ja tema meeskond välja kunstlikult intelligentne tarkvaraprogramm, mis suudab lugeda ja mõista sadu miljoneid arstide andmeid märkmeid. Võrreldes neid märkmeid ja analüüsides seoseid patsiendi sümptomite, haiguslugude, arstide tähelepanekute ja erinevate ravikuuride käigus suutis programm leida seoseid ja seoseid, mida inimarstidel ei pruugi olla märganud.

"Inimmõistus on piiratud," selgitab Rätsch, "seega peate kasutama statistikat ja arvutiteadust."

Ja Ratsch pole ainus, kes mõtleb väljaspool kasti. Võimsate uute arvutite, tonnide uute andmete ja lugematu hulga nutikate uute lähenemisviisidega valmistavad teadlased välja täiesti erinevaid viise keerulistele meditsiinilistele probleemidele lähenemiseks.

Näiteks töötasid teadlased hiljuti välja masinõppe algoritmi, mis jälgib haiguste levikut, otsides Twitteri kaudu geosildiga säutse haigestumise kohta. Neid andmeid analüüsides saavad epidemioloogid täpsemalt ennustada, kus viirused nagu gripp tõenäoliselt levivad, mis aitab tervishoiuametnikel vaktsiine tõhusamalt kasutusele võtta.

Teises uuringus koolitasid teadlased tehisnärvivõrku, et tuvastada MRI-skaneeringute mustrid, mille tulemuseks oli süsteem, mis ei suutnud mitte ainult tuvastada Alzheimeri tõbe, vaid ka ennustada, millal haigus muidu tervel inimesel tõenäoliselt ilmneb patsient.

Meil on ka algoritme, mis suudavad diagnoosida depressiooni ja ärevust oma kõne mustreid analüüsides ja isegi ennustada Ebola levikut nakatunud nahkhiirte rändeaktiivsust analüüsides. Ja nimekiri jätkub. Need on vaid mõned näited suuremast trendist. Arvutustehnika on praeguseks vallutanud kümneid erinevaid meditsiinialasid ja jätkab oma sõrmi laiali, kuni jõuab meditsiiniuuringute ja praktika igasse nurka.

Geeni redigeerimine

Igasugune arutelu viimase 10 aasta jooksul toimunud kõige olulisemate edusammude üle oleks kahetsusväärselt puudulik, kui CRISPR-Cas9 mainitaks. See üksainus tehnika on vaieldamatult üks meie aja suurimaid saavutusi ja sellel on suur mõju meditsiini tulevikule.

Asjatundmatute jaoks on CRISPR-Cas9 genoomi redigeerimise tehnika, mis võimaldab teadlastel redigeerida geene enneolematu täpsuse, tõhususe ja paindlikkusega. See töötati välja 2012. aastal ja on sellest ajast alates kulutulena läbi pühkinud bioloogia valdkonna.

Akronüüm CRISPR tähistab Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Tõenäoliselt ei tähenda see teile palju, kui te pole bioloog, kuid lühidalt öeldes viitab see adaptiivsele immuunsüsteemile süsteem, mida mikroobid kasutavad, et kaitsta end sissetungivate viiruste eest, registreerides ja suunates nende DNA järjestused. Mõned aastad tagasi mõistsid teadlased, et seda tehnikat saab ümber kasutada lihtsaks ja usaldusväärseks tehnikaks peaaegu iga organismi genoomi redigeerimiseks – elusrakkudes, mitte vähem.

Ausalt öeldes ei ole CRISPR esimene genoomi redigeerimise tööriist, mis on kunagi loodud. Varem võisid teadlased redigeerida geene selliste protsessidega nagu TALENS ja tsink-sõrme nukleaasid. Need varasemad tehnikad ei hoia aga CRISPR-i lihtsuse suhtes küünalt vastu. Mõlemad nõuavad, et teadlased ehitaksid iga DNA sihtmärgi jaoks kohandatud valgud - protsess, mis võtab palju rohkem aega ja vaeva kui suhteliselt lihtne RNA programmeerimine, mida CRISPR kasutab.

"Me võiksime kõike seda geenitehnoloogiat varem teha," selgitab biohäkker ja bioloog Josiah Zayner, "aga varasemad asjad, mida inimesed kasutasid, nagu tsink-sõrme nukleaasid ja TALENS, pidid olema konstrueeritud valgu alusel tasemel. Nii et kui soovite teatud geeni jaoks midagi konstrueerida, kuluks DNA sidumiseks valkude konstrueerimiseks umbes kuus kuud. Kui ma tahan CRISPR-iga uut CRISPR-i katset teha, võiksin minna võrku, minna ühte neist DNA sünteesifirmadest, tellida 100 erinevat asja ja homme võin oma katseid teha. Kuuest kuust läks see nii, et noh – mõned neist ettevõtetest tarnivad nüüd üleöö – nii et saate mitte ainult teha 100 korda rohkem uurimistööd, vaid ka 100 korda kiiremini kui varem.

Lihtsamalt öeldes on CRISPR vähendanud mõned suurimad takistused DNA-uurijate ees kogu maailmas. Ujuvväravad on nüüd avatud ja geenide redigeerimisega saab tegeleda igaüks.

CRISPR-Cas9 tehnika väljatöötamisele eelnenud kümnendil mainiti CRISPR-i teadusväljaannetes vaid 200 korda. See arv kolmekordistus ainuüksi 2014. aastal ja me ei näe märke aeglustumisest.

Ainuüksi viimase kahe aasta jooksul on teadlased CRISPR-i projekteerimiseks edukalt kasutanud põllukultuurid, mis on immuunsed teatud seenhaiguste vastu, likvideerida HIV-1 nakatunud hiirerakkudest ja isegi teostada täiemahulist genoomitehnoloogiat.

Ja see on alles algus. Kui ma neid sõnu kirjutan, on tegelikult käimas esimesed geenide redigeerimise katsed inimestel. Augustis üritab rühm Hiina teadlasi ravida vähihaiget, süstides inimesele CRISPR-Cas9 meetodil modifitseeritud rakke. Täpsemalt kavatseb meeskond võtta valgeid vereliblesid teatud tüüpi kopsudega patsientidelt vähki, redigeerige neid rakke nii, et need ründaksid vähki, ja viige need seejärel tagasi patsiendi kehasse keha. Kui kõik läheb plaanipäraselt, hakkavad konstrueeritud rakud jahtima ja tapavad vähirakke ning patsient paraneb täielikult.

Mitmed edukad loomkatsed näitavad, et CRISPR-il on inimeste haiguste ravis tohutu potentsiaal. Kuid vaieldamatult ei ole CRISPRi suurim tugevus see, et see on nii lihtne ja tõhus – see on see, et tehnika on muutunud nii kättesaadavaks, et kõik saavad seda kasutada.

Just praegu, tänu Californias asuvale biotehnoloogiaga varustatavale ettevõttele, saavad kõik, kellel on 140 dollarit, käed külge panna tehke ise CRISPR komplekt ja alustage põhiliste geenide redigeerimise katsetega otse köögis loendur. Ettevõtte asutaja Zayner loodab, et nende tööriistade andmine kodanike teadlaste kätte suurendab meie kollektiivseid teadmisi DNA kohta tohutult.

"Seal on nii palju inimesi, kellel on kõik need teadmised ja oskused ning loovus ja võimed, mida ei kasutata," ütles Zayner. "Ma lugesin kuskilt, et maailmas on praegu üle 7 miljoni arvutiprogrammeerija - see on hullumeelne, kui mõelda, et 1970. aastal oli neid napilt garaaži täitmiseks. Kuid mis puudutab geenitehnoloogiat ja DNA-d, siis oleme selle asjaga töötanud kauem või vähemalt nii kaua kui arvutid on olnud, on sellega tõenäoliselt tegelenud vaid paar tuhat teadlast katsed. Seda ma tahan muuta. Kus oleks meie meditsiinimaailm, kui oleks 7 miljonit hobibioloogi?

Taastav meditsiin kasvab suureks

1981. aastal tegid kaks Ühendkuningriigi teadlast tohutu läbimurde. Esimest korda õnnestus neil laboris embrüonaalseid tüvirakke kasvatada. Tüvirakkudel - rakulisel kittil, millest kõik keha kuded valmistatakse - on peaaegu lõputu nimekiri võimalikest meditsiinilistest rakendustest ja alates nende avastamisest on teadlased laulnud oma kiidab. Aastaid on meile räägitud, et tüvirakkude uurimine toob kaasa tuleviku, kus saame uuesti kasvatada kudesid, elundeid ja isegi terveid jäsemeid. Kuid kuigi me oleme nende potentsiaali juba ammu teadnud, saime alles hiljuti aru, kuidas tüvirakke oma kollektiivseks eeliseks tõeliselt kasutada.

Asi on selles, et me põrkasime teel mõnele teetõkkele. Pärast hiire tüvirakkude esimest kultiveerimist 1981. aastal kulus teadlastel inimese embrüonaalsete tüvirakkude edukaks isoleerimiseks ja laboris kasvatamiseks veel 18 aastat. Kui see lõpuks juhtus, tunnistati seda üldiselt suureks saavutuseks, kuid reguleerijad ei võtnud seda uut tehnoloogiat avasüli vastu.

2001. aastal seadis Bushi administratsioon USA-s inimtüvirakkude uurimise rahastamisele kurnavad piirangud, põhjendusega, et tüvirakkude loomine. rakud nõudsid inimembrüo hävitamist (arutelud abordi ja selle üle, kus elu algab või mitte, olid väga kõrgel tasemel. aeg). See ei takistanud arengut mujal maailmas. 2006. aastal töötas Jaapani teadlane Shinya Yamanaka välja meetodi embrüonaalsete rakkude valmistamiseks. täiskasvanud rakkudest – vältides seeläbi vajadust embrüot hävitada, et saada kasutatav ja mitmekülgne vars rakud.

Sellest hetkest alates on tüvirakkude uurimine kasvanud nagu tüvirakud. Kolm aastat pärast Yamanaka pluripotentsete tüvirakkude lahendust 2006. aastal tühistas Obama administratsioon Bushi administratsiooni 2001. aasta rahastamispiirangud, mis kehtestati tüvirakkude uurimisele. Järsku avanesid tõkked ja sellest ajast saadik on praktiliselt igal aastal toimunud mingisugune suur läbimurre regeneratiivses meditsiinis.

2010. aastal kasutasid teadlased esimest korda inimese embrüonaalseid tüvirakke seljaaju vigastusega inimese ravimiseks. 2012. aastal kasutati neid edukalt a erinev kohtuprotsess vanusega seotud kollatähni degeneratsiooniga naise raviks. Ja läbimurded muudkui tulevad. Siiani on tüvirakkudega seotud ravimeetodeid kasutatud (või neid uuritakse) järgmistel juhtudel: diabeet, Parkinsoni tõbi, Alzheimeri tõbi, traumaatilise ajukahjustuse parandamine, hammaste taaskasvamine, kuulmise parandamine, haavade paranemine ja isegi teatud õppimise ravi puuetega.

Viimase paari aasta jooksul on teadlased isegi hakanud uurima võimalusi tüvirakkude kasutamiseks koos aditiivsed tootmismeetodid – mis on toonud kaasa tipptasemel tehnika, mida nimetatakse 3D-ks bioprintimine. Kasutades 3D-printereid, et luua tellingud, millele saab istutada tüvirakke, on teadlased teinud suuri edusamme uute jäsemete, kudede ja elundite kasvatamisel väljaspool inimkeha. Loodetavasti jõuame ühel päeval punkti, kus saame nendesse masinatesse varuosasid printida ja siis siirdage need pärast seda, vähendades või täielikult kaotades meie sõltuvuse elunditest, jäsemetest ja kudedest annetajad. See tehnika on praegu veel lapsekingades, kuid see on ka suurepärane näide sellest, kuidas loodusteadused meeldivad bioloogia võib sulanduda ja kasu saada tehnoloogilisest arengust, mis toimub väljaspool traditsioonilise piire ravim.

Neuroteaduse kuldajastu

Aastal 2014, mil tunnustatud füüsik ja futurist Michio Kaku kuulsalt öeldud et "oleme mõtleva aju kohta viimase 10–15 aasta jooksul rohkem teada saanud kui kogu inimkonna ajaloo jooksul," ei venitanud ta tõde. Elektriliselt pulseerivate neuronite lihakas kimp meie kolju sees on teadlasi segadusse ajanud sajandeid – kuid suuresti tänu Arvutus-, sensori- ja pilditehnoloogia edusammude tõttu on meie arusaam inimajust viimastel aastatel järsult laienenud. aastat.

Viimaste aastakümnete jooksul välja töötatud uute pildistamis- ja skaneerimistehnoloogiate hulk on võimaldanud teadlastel aju jälgida nagu kunagi varem. Nüüd näeme elavas ajus mõtteid, emotsioone, kuumi kohti ja surnud tsoone ning seejärel alustame nende mõtete dešifreerimist võimsate arvutite abil.

Sellel on tohutu mõju meditsiini tulevikule. Vaimsed haigused ja neuroloogilised häired on USA-s ja paljudes teistes arenenud riikides peamine puude põhjus. Vaimsete haiguste riikliku liidu andmetel kannatab ligikaudu 1 inimene viiest mõne vaimse tervise probleemi all. Kuid tänu mitmetele uutele tehnoloogiatele, mis on viimasel kümnendil teoks saanud, õpime kiiresti, kuidas ravida. kõike alates neurodegeneratiivsetest haigustest nagu Alzheimeri tõbi ja ALS kuni mõistatuslikumate seisunditeni, nagu autism ja skisofreenia.

Üks eriti paljulubav areng, mis hiljuti ilmnes, on optogeneetika - tehnika, mis võimaldab teadlastel üksikuid neuroneid valgusega sisse või välja lülitada, tulek. Enne selle meetodi täiustamist olid närvivõrkude aktiveerimise või vaigistamise standardprotseduurid suhteliselt töötlemata. Selleks et teha kindlaks, milline neuronite rühm aitab hiirtel näiteks labürintides navigeerida, sisestaksid teadlased elektroodid otse hiire ajukoesse, annavad neile väikese tõuke ja stimuleerivad tuhandeid neuroneid korraga. See meetod oli üsna ebatäpne, mis muutis kasulike andmete kogumise üsna keeruliseks, kuid optogeneetika abil saavad teadlased nüüd valgustundlikke molekule paigutada. spetsiifilisi ajurakke ja neid individuaalselt manipuleerida – mis muudab neuroni (või neuronite võrgustiku) rolli kindlaksmääramise käitumises, emotsioonides või haigus.

Neuroteadlased üle kogu maailma on nüüdseks selle tehnika omaks võtnud. "Viimase kümnendi jooksul on sajad uurimisrühmad kasutanud optogeneetikat, et teada saada, kuidas erinevad neuronite võrgustikud mõjutavad käitumist, taju ja tunnetus, "ütleb Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi bioloogilise inseneri professor Ed Boyden ja selle kaasleiutaja. optogeneetika. "Tulevikus võimaldab optogeneetika meil dešifreerida nii seda, kuidas erinevad ajurakud tekitavad tundeid, mõtteid ja liigutusi, aga ka seda, kuidas nad võivad valesti minna ja tekitada erinevaid psühhiaatrilisi häireid."

Punktide ühendamine

Kõigi eelduste kohaselt on viimased 10 aastat olnud meditsiini arengu keeristorm, kuid selleks, et mõista, kuidas meditsiin järgmise 10 aasta jooksul edasi areneda võib, on oluline mõista mitte ainult seda, kui kiiresti need meditsiinitaskud on üksikult edasi arenenud, vaid ka seda, kuidas nad hakkavad üksteisele lähenema, ühinema ja risttolmlema. Kõik uskumatud meditsiinilised edusammud ja suured nihked, millest varem räägiti, ei eksisteeri vaakumis. Nad ei ole üksteisest ega muudest väljaspool meditsiini toimuvatest edusammudest suletud. Selle asemel ühinevad paljud neist väga sünergiliselt, mis lõpuks kiirendab meditsiini arengu üldist tempot veelgi.

Arvutusmeditsiini ja mobiiltehnoloogia jätkuv lähenemine on üks ilmne näide, mis toimub kahel erineval skaalal. Isiklikul tasandil võimaldavad üha võimsamad protsessorid (nagu ka pilvandmetöötlus) mobiiltelefonidel seda teha täitke keerukamaid ülesandeid (nt muti kasvu tuvastamine), mida saab kasutada meditsiinis eesmärkidel. Kollektiivsel tasandil saab kõiki nutitelefonide ja kantavate andurite abil loovaid meditsiinilisi andmeid kasutada meditsiiniliste saladuste laiaulatuslikuks lahti mõtestamiseks.

"Tõeline revolutsioon ei tulene sellest, et nutitelefonis on oma turvaline ja põhjalik meditsiiniliste andmete ladu," ütleb Scrippsi tõlketeaduste instituudi direktor Topol. "See tuleb pilvest, kus saame ühendada kõik oma individuaalsed andmed. Kui see andmetulv on korralikult kokku pandud, integreeritud ja analüüsitud, pakub see tohutut uut potentsiaali kahel tasandil – üksikisiku ja elanikkonna kui terviku tasandil. Kui kõik meie asjakohased andmed on jälgitud ja masintöödeldud, et tuvastada keerulisi suundumusi ja koostoimeid, mida keegi üksi ei suuda tuvastada, suudame paljusid haigusi ennetada.

Ja ka mitte ainult nutitelefonid ja arvutusmeditsiin ei ühti. Kokku tulevad lugematu arv erinevaid valdkondi ja tehnoloogiaid – sealhulgas, kuid mitte ainult, neuroteadus, geenide redigeerimine, robootika, tüvirakud, 3D-printimine ja palju muud.

Isegi asjad, mis on näiliselt mõnevõrra eraldiseisvad – nagu DNA järjestus ja neuroteadus – tulevad kokku. Vaadake lihtsalt, kuidas me praegu diagnoosime enamikku ajuhäireid. Aastaid tagasi nõudis neuroloogiliste ja psühhiaatriliste häirete diagnoosimine kalleid invasiivseid protseduure, nagu biopsiad ja seljaaju koputused, kuid tänu Inimgenoomi projekti tulemusena välja töötatud kaasaegsete DNA sekveneerimismeetodite abil saame nüüd diagnoosida samu haigusi lihtsa verega test. Sel juhul aitasid meie teadmised geneetikast edendada meie teadmisi neuroteadusest – ja see on täpselt selline risttolmlemine, mis toimub üha enam, kui erinevad meditsiini- ja tehnoloogiaharud arenevad.

Tervise, mitte ravi eest maksmine

Asi on selles, et nii nagu kõik need meditsiinilised ja tehnoloogilised edusammud on omavahel seotud, on need ka seletamatult seotud selliste asjadega nagu poliitika, seadusandlus, majandus ja isegi traditsioonid. Kõik ei liigu teaduse ja tehnoloogia meeletus tempos, nii et kuigi meditsiini areng tõenäoliselt jätkub üha kiirem, on samuti oluline meeles pidada, et uute meditsiinitehnikate rakendamine ei pruugi alati toimuda nii kiiresti.

Üks eriti suur takistus rakendamisel on praegune enamikus tervishoiusüsteemides kasutatav teenustasu mudel. Sellise süsteemi kohaselt saavad arstid tasu iga pakutava teenuse eest – olgu selleks siis kontorivisiit, test, kirurgiline protseduur või mõni muu tervishoiuteenus. See mudel tekitab huvide konflikti, kuna see stimuleerib ravi kasutamist, mitte tingimata inimeste tervist.

Dr Daniel Kraft, Singularity University asutaja-tegevdirektor ja eksponentsiaalse meditsiini õppetooli juhataja, selgitab, et see struktuurne probleem takistab tõhusalt üleminekut tehnoloogiliselt arenenumale meditsiinile tavasid.

"Ma olen lastearst," selgitab ta, "nii et kui ma teenin natuke oma raha kõrvapõletikega laste nägemisest ja saan nad nüüd koju saata, rakendus ja digitaalne otoskoop – aga ma ei saa selle eest arvet esitada – mind ei motiveerita seda uuemat ja tõhusamat kasutama tehnoloogia."

See on suur probleem, kuid kindlasti mitte selline, millest ei saa üle. Üks asi, mis tõenäoliselt kiirendab nende uute tööriistade ja meetodite kasutuselevõttu, on üleminek nn. "väärtuspõhine hooldus." Nagu Kraft ütleb: "Sellise tervishoiusüsteemi arstid saaksid teie ülalpidamise eest palka tervislikumaks. Nende stiimul oleks hoida teid haiglast eemal, kui nad on teid välja kirjutanud, mitte maksta rohkemate protseduuride või biopsiate või biopsiate tegemise eest. retseptid." Väärtuspõhises tervishoiusüsteemis selgitab ta, et "arstid ja tervishoiumeeskonnad võivad saada boonuseid, kui patsiendid paremad veresuhkru numbrid või vähem tarbetuid esmaabikülastusi või nende vererõhku jälgitakse ühendatud vererõhu abil kätised."

Üleminek meie praeguselt teenustasu mudelilt väärtuspõhisele hooldussüsteemile ei toimu tõenäoliselt üleöö, kuid see toimub. Käputäis suuri meditsiiniorganisatsioone, nagu Kaiser Permanente ja Mayo Clinic, on hakanud omaks võtma see mudel ja kaasaegsete tervise jälgimise tehnoloogiate kasvav kättesaadavus sunnib nihet üha enam ja rohkem.

"Andmemudelid muutuvad," ütleb Kraft. "Kümne aasta pärast makstakse valdav osa tervishoiuteenuste eest vastavalt tulemusele – isegi osa meditsiiniteenustest seadmete, rakenduste ja muude tööriistade eest makstakse ainult siis, kui need on töötanud, mitte ainult arsti poolt ettekirjutuse tõttu neid. Kui see on osa minu hooldusest ja mind autasustatakse paremate tulemuste või madalamate tervishoiukulude eest, võtan need uuemad ja kõrgtehnoloogilisemad tööriistad palju tõenäolisemalt omaks.

Mis on nurga taga?

Seega, pidades silmas eksponentsiaalset arengutempot sellistes valdkondades nagu geenide redigeerimine, erinevate põldude risttolmlemine ja teetõkked takistada meil uusi tehnoloogiaid kasutusele võtmast nii kiiresti kui need arenevad – milliseid muutusi peaksime järgmise 10 aasta jooksul meditsiinis nägema aastat?

Väidetavalt pärineb sellele küsimusele kõige kergemini seeditav vastus dr Leroy Hoodilt ja tema ideelt P4 meditsiinist, milles P tähistab: ennustav, ennetav, isikupärastatud ja osalev.

Järgmise kümnendi jooksul muutub meditsiin oma olemuselt üha ennustavamaks. Kuna rohkem inimesi kasutab oma võimet terviseandmeid salvestada ja jälgida ning nende andmete ulatus laieneb ja meie võime neid andmeid analüüsida muutub üha tugevamaks, suudame ennetada paljusid erinevaid haigused. Täna on meil rakendus, mis annab teile teada, kui mutil on oht saada pahaloomuliseks melanoomiks. Homme on meil rakendused, mis analüüsivad kõnnimustreid, et leida sclerosis multiplex'i varajased nähud või vaadata tagasi teie toitumisharjumusi viimase kolme aasta jooksul ja andke teile teada (loomulikult sõbraliku teatega), et olete õigel teel diabeet.

Need ennustamisvõimed põhinevad loomulikult ka ideel, et meditsiin muutub lähiaastatel üha enam osalusvõimeliseks. Tehnoloogia arenedes hakkavad patsiendid oma tervishoius aktiivsemalt osalema, tehes arstidega koostööd, selle asemel, et võtta tellimusi.

"10 aasta pärast," ütleb Kraft, "ma loodan, et olete oma hiljutised elunäitajad juba üles laadinud – kellast või madrats, vererõhulugeja või glükoosimeeter – teie meditsiinimeeskonnal oma elektroonilisse haigusloosse juurdepääsu. Ja loodetavasti tähendab see, et teie meditsiinimeeskond ei pea jälgima elulisi näitajaid, kuid kui midagi tundub viltu ja masin ja "predicatlyitcs" tunnevad, et on probleeme, võib teie tervishoiumeeskond või digitaalne avatar teiega ühendust võtta vara. Ma loodan, et palju rohkem patsiente saavad rohkem volitusi olla kui mitte oma tervise tegevjuht, siis vähemalt COO – nii et nad on jälgida oma tervist nutikamal viisil ja olla rohkem kaaspiloote nende hoole all, selle asemel, et oodata, et kuulda, mida teha ja mida teha. reaktiivne."

Lõppkokkuvõttes suurendab see üleminek osaluspõhisele, isikupärasemale ja prognoositavamale meditsiinisüsteemile meie võimet haigusi ennetada. Kui teie toitumist jälgiv randmepael saab sünkroonida nutikülmikuga ja tuvastada, et olete söönud suure naatriumisisaldusega toite, AI-toega digitaalse tervise assistent võib soovitada dieedimuudatusi, mis aitaksid pikemas perspektiivis vältida südamehaiguste teket aastaid hiljem.

See kõlab naljakalt öelda, kuid kui jätkame oma praegusel trajektooril, võib meditsiini lähitulevik tegelikult olla tulevik, kus me ei pea ravimeid võtma.