Az orvostudomány jövője: őssejtek, géntechnológia, egyedi DNS

2008 nyarán észrevettem egy anyajegyet a karomon, ami mintha egyre nagyobb lett volna.

Bár nehéz volt megmondani. Nem voltam biztos benne, hogy valóban megnőtt-e – vagy csak kiborultam, és alapos ok nélkül hipochonder vagyok –, ezért úgy döntöttem, hogy megvizsgálom. Ehhez fel kellett hívnom egy klinikát, időpontot egyeztetnem, várnom néhány napot, majd el kell mennem az orvosi rendelőbe. Amikor ott jártam, egy nő, aki több mint nyolc éves speciális orvosi végzettséggel rendelkezik, hosszan, keményen nézte a vakondot és egy sor kérdést tett fel nekem ezzel kapcsolatban – de amikor mindent elmondott és megtörtént, nem volt határozott válasza nekem. Ehelyett csak egy másik orvoshoz irányított, akinek több tapasztalata volt a melanomában, és az egész folyamat elölről kezdődött.

Végül nem lett semmi, de a második orvos azt mondta, hogy tartsam szemmel a biztonság kedvéért. Gyorsan előre nyolc évet, és még mindig figyelemmel kísérem – de a módszereim egy kicsit kifinomultabbak lettek. Most néhány havonta húzok a okostelefon a zsebemből indítsunk el egy alkalmazást SkinVision, és készítsen egy képet a vakondról. Az alkalmazás másodperceken belül fejlett képfelismerő algoritmusokat használ a kép alakjának, méretének és színének elemzéséhez az érintett területet, majd összehasonlítja az összes korábban készített képpel, hogy felmérje a kockázatomat melanóma.

A technológia segítségével valami, ami egykor két hétig és többszöri orvosi látogatásomig tartott, most kevesebb idő alatt elvégezhető, mint amennyibe a cipőm bekötése szükséges. Még mindig az a fejem, hogy egy ilyen radikális átalakulás kevesebb mint egy évtizedbe telt, ezért most valahányszor elindítom az alkalmazást, nem tehetek róla, de azon tűnődöm, milyen előrelépéseket fogunk látni a következő évtizedben.

Tíz év múlva milyen lesz az orvostudomány? Robotsebészek műteni fognak minket, igény szerint új szerveket növesztünk, és minden betegségünket enyhítő csodatablettákat szedünk? Meggyógyulnak-e a világ leghalálosabb betegségei, vagy rájövünk, hogyan előzhetjük meg őket, mielőtt azok bekövetkeznének? Könnyű találgatni, hogy mi fog történni a távoli jövőben, de mi lesz a közeljövőben? Milyen csodálatos dolgok lesznek lehetségesek – reálisan – 2026-ban?

Ahhoz, hogy megértsük, először vissza kell tekintenünk az elmúlt 10 év során végbement tektonikus eltolódásokra, amelyek a jövőben is továbbgyűrűznek. Íme, hogyan alakította át radikálisan a technológia az orvostudományt az elmúlt évtized során, és egy pillantást vethetünk a következő évtizedben várható elképesztő előrelépésekre.

Az egészség internetje

2006-ban senkinek nem volt okostelefonja a zsebében. A vezeték nélküli web még alig született meg, az iPhone még nem jelent meg, és a „viselhető technológia” még nem is tartozott a népszerű köznyelvbe. Csak 10 év telt el, és ezek a dolgok gyakorlatilag mindenütt jelen vannak a fejlett világban.

Az emberi történelem bármely más időszakától eltérően az emberek ma szenzorokkal kirakott, internetre csatlakoztatott számítógépekkel sétálnak többé-kevésbé a testükhöz erősítve. Ezek a számítógépek nem csak az egészségügyi információk világához való hozzáférést teszik lehetővé, amikor csak szükségünk van rá, hanem példátlan új módokon nyomon követhetjük személyes egészségi állapotunkat is.

Még egy olcsó okostelefon is képes ellenőrizni a pulzusszámot, megszámolni a megtett lépések számát, vagy figyelni az éjszakai alvás minőségét. Ha valami fejlettebbre van szüksége, akkor számtalan melléklet áll rendelkezésre, amelyek segítségével mobileszközét szinte bármilyen orvosi eszközzé alakíthatja, amelyre szüksége lehet. A okostelefonnal működő otoszkóp képes diagnosztizálni a fülgyulladást, a okos sztetoszkóp képes azonosítani a szokatlan szívritmust, és a okostelefonhoz csatlakoztatott molekulaspektrométer meg tudja mondani az Ön által talált élelmiszerek vagy tabletták kémiai összetételét. És ez csak hogy néhányat említsünk.

A SkinVision alkalmazás nyomon tudja követni a bőr anyajegyeit, hogy kiszámítsa annak kockázatát, hogy melanómáról van szó. (Hitel: SkinVision)

Az alkalmazások, érzékelők és információk hihetetlen bősége máris jelentős elmozdulást indított el a hagyományos orvosi gyakorlattól.

„Alapvetően az emberi lények digitalizálását látjuk” – mondja Dr. Eric Topol, kardiológus és a Scripps Translational Science Institute igazgatója. „Ezek az új eszközök lehetővé teszik, hogy alapvetően számszerűsítsd és digitalizáld minden egyes ember orvosi esszenciáját. És mivel ezeknek az adatoknak a nagy részét maguk a betegek állítják elő, mert okostelefonjaik medikalizáltak, ezért az orvos helyett ők állnak a középpontban. Az adatok értelmezését segítő intelligens algoritmusokkal pedig, ha akarnak, emancipálódhatnak a hagyományos egészségügy zárt világából.”

A jövőre nézve a Topol úgy véli, hogy az okostelefonok gyökeresen átalakítják az orvosok egészségügyi rendszerben betöltött szerepét. „Ezek az eszközök csökkenthetik az orvosok igénybevételét, csökkenthetik a költségeket, felgyorsíthatják az ellátás ütemét, és több energiát adhatnak a betegeknek” – magyarázza. „Ahogy a betegek egyre több orvosi adatot állítanak elő és számítógépek dolgoznak fel, az orvostudomány diagnosztikai és monitorozási szempontjainak nagy része eltolódik az orvosoktól. A páciens elkezdi átvenni az irányítást, és elsősorban az orvosokhoz fordul kezelésért, útmutatásért, bölcsességért és tapasztalatért. Ezek az orvosok nem írnak parancsokat; tanácsot adnak."

Orvostudomány, ismerkedjen meg az informatikával

A számítógépek nagy múltra tekintenek vissza az orvostudomány területén. A kórházak az 1950-es évek óta használják őket orvosi feljegyzések nyomon követésére és a betegek monitorozására, de a számítógépes medicina – azaz számítógépes modellek és kifinomult szoftverek a betegségek kialakulásának kiderítésére – csak viszonylag rövid ideig idő. Csak az elmúlt évtizedben, amikor a számítógépek drasztikusan erősebbé és hozzáférhetőbbé váltak, a számítógépes medicina területe kezdett igazán fellendülni.

Dr. Raimond Winslow, a 2005-ben alapított Johns Hopkins Egyetem Számítógépes Orvostudományi Intézetének igazgatója azt mondja, hogy az elmúlt években „a terület robbanásszerűen megnőtt. Az emberek egy teljesen új közösségét képezik matematikából, számítástechnikából és mérnöki tudományokból – és a biológiából is keresztképzésben részesülnek. Ez lehetővé teszi számukra, hogy teljesen új perspektívát hozzanak az orvosi diagnózisba és kezelésbe.”

Most, ahelyett, hogy korlátozott emberi agyunkkal bonyolult orvosi kérdéseken gondolkodnánk, elkezdtük bevonni a gépek segítségével hatalmas mennyiségű adat elemzésére, minták felismerésére és olyan jóslatok készítésére, amelyekre egyetlen emberi orvos sem tudna felfog.

„A betegségeket a hagyományos biológia szemüvegén keresztül szemlélni olyan, mintha egy nagyon összetett kirakós játékot próbálnánk összeállítani hatalmas számú darabból” – magyarázza Winslow. „Az eredmény egy nagyon hiányos kép lehet. A számítógépes gyógyászat segíthet abban, hogy megnézze, hogyan illeszkednek egymáshoz a puzzle darabjai, hogy holisztikusabb képet adjon. Lehet, hogy soha nem kapjuk meg az összes hiányzó darabot, de végül sokkal tisztább képet kapunk arról, hogy mi okozza a betegséget, és hogyan kezeljük azt.”

Viszonylag rövid idő alatt a számítógépes medicinát elég hihetetlen dolgok véghezvitelére használták – például a vastag- és végbélrák, a petefészekrák és számos szív- és érrendszeri betegség gén- és fehérjemarkereinek pontos meghatározása betegségek.

Az utóbbi időben a terület a betegségmodellezésen túl is kezdett elágazni. Ahogy a számítási képességeink az évek során bővültek, a tudósok felhasználási módjai is bővültek. A tudósok most olyan technológiákat használnak, mint például a mélytanulási algoritmusok és a mesterséges intelligencia, hogy információkat bányászjanak olyan forrásokból, amelyek egyébként haszontalanok vagy hozzáférhetetlenek.

Vegyük például Dr. Gunnar Rätcsh-t, a Memorial Sloan Kettering Cancer Center-től. Ő és csapata a közelmúltban számításokat használtak a rák titkainak teljesen szokatlan módon való megfejtésére. Ahelyett, hogy modellt építettek volna fel a betegségről, hogy biológiai szinten megértsék azt, Rätcsh és csapata egy mesterségesen intelligens szoftverprogram, amely képes orvosok százmillióinak olvasására és megértésére jegyzetek. Összehasonlítva ezeket a megjegyzéseket és elemezve a betegek tünetei, a kórtörténet, az orvosok megfigyelései és A különböző kezelések során a program olyan összefüggéseket és asszociációkat tudott találni, amelyekkel az emberi orvosok esetleg nem rendelkeznek megjegyezte.

„Az emberi elme korlátozott – magyarázza Rätsch –, ezért statisztikát és számítástechnikát kell használnia.

És nem Ratsch az egyetlen, aki a dobozon kívül gondolkodik. Hatékony új számítógépekkel, rengeteg új adattal és számtalan okos új megközelítéssel a kutatók teljesen más módszereket dolgoznak ki az összetett egészségügyi problémák megközelítésére.

A kutatók például nemrégiben kifejlesztettek egy gépi tanulási algoritmust, amely nyomon követi a betegségek terjedését azáltal, hogy a Twitteren geocímkézett tweeteket keres a betegségről. Ezen adatok elemzésével az epidemiológusok pontosabban megjósolhatják, hol terjedhetnek el az olyan vírusok, mint az influenza, ami segít az egészségügyi tisztviselőknek a vakcinák hatékonyabb alkalmazásában.

Egy másik tanulmányban a kutatók mesterséges neurális hálózatot képeztek ki, hogy felismerje az MRI-vizsgálatok mintáit, ami végül egy olyan rendszer, amely nemcsak az Alzheimer-kór jelenlétét tudta kimutatni, hanem azt is megjósolni, hogy a betegség mikor jelenik meg egy egyébként egészséges emberben beteg.

Vannak olyan algoritmusaink is, amelyek képesek diagnosztizálja a depressziót és a szorongást a beszéd mintáinak elemzésével, sőt előre jelezni az ebola terjedését fertőzött denevérek vándorlási aktivitásának elemzésével. És a lista folytatódik. Ez csak néhány példa egy nagyobb trendre. A számítástechnika jelenleg több tucat különböző orvosi szakmát szállt meg, és továbbra is széttárja az ujjait, amíg el nem éri az orvosi kutatás és gyakorlat minden szegletét.

Génszerkesztés

Az elmúlt 10 év legjelentősebb előrelépéseinek tárgyalása sajnálatos módon hiányos lenne a CRISPR-Cas9 említése nélkül. Ez az egyetlen technika vitathatatlanul korunk egyik legnagyobb vívmánya, és mélyreható hatással lesz az orvostudomány jövőjére.

Az avatatlanok számára a CRISPR-Cas9 egy genomszerkesztési technika, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy példátlan pontossággal, hatékonysággal és rugalmassággal szerkesztsék a géneket. 2012-ben fejlesztették ki, és azóta futótűzként söpört végig a biológia területén.

A CRISPR mozaikszó a Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats rövidítése. Ez valószínűleg nem jelent sokat neked, hacsak nem biológus vagy, de dióhéjban az adaptív immunrendszerre utal. rendszer, amelyet a mikrobák arra használnak, hogy megvédjék magukat a behatoló vírusok ellen DNS-ük rögzítésével és megcélzásával sorozatok. Néhány évvel ezelőtt a tudósok rájöttek, hogy ezt a technikát egy egyszerű és megbízható technikává lehet felhasználni szinte bármely szervezet genomjának élő sejtekben történő szerkesztésére.

Az igazság kedvéért, a CRISPR nem az első genomszerkesztő eszköz, amelyet valaha is létrehoztak. Korábban a tudósok olyan folyamatokkal szerkeszthették a géneket, mint a TALENS és a cinkujj nukleázok. Ezek a korábbi technikák azonban nem erősítik meg a CRISPR egyszerűségét. Mindkettő megköveteli, hogy a tudósok egyedi fehérjéket készítsenek minden DNS-célponthoz – ez a folyamat sokkal több időt és erőfeszítést igényel, mint a viszonylag egyszerű RNS-programozás, amelyet a CRISPR használ.

„Ezeket a géntechnológiai dolgokat korábban is megcsinálhattuk – magyarázza Josiah Zayner, biohacker és biológus –, de az emberek által használt korábbi dolgokat, mint például a cinkujj-nukleázok és a TALENS, fehérjére kellett építeni szint. Tehát ha egy bizonyos génhez szeretne valamit megtervezni, akkor hat hónapba telne a DNS-hez kötődő fehérjék megtervezése. A CRISPR-rel, ha új CRISPR-kísérletet akarok végezni, felléphetek az internetre, elmegyek valamelyik DNS-szintézis-céghez, rendelhetek 100 különféle dolgot, és holnap már végzhetem a kísérleteimet. Így hat hónapról lefelé haladva – némelyik ilyen cég már egyik napról a másikra szállít –, így nemcsak százszor annyi kutatást végezhet, hanem 100-szor gyorsabban is, mint korábban.”

Leegyszerűsítve, a CRISPR leszámolta a legnagyobb akadályokat a DNS-kutatók előtt szerte a világon. A zsilipek most nyitva vannak, és bárki végezhet génszerkesztést.

A CRISPR-Cas9 technika kifejlesztését megelőző évtizedben a CRISPR-t mindössze 200 alkalommal említették tudományos publikációk. Ez a szám csak 2014-ben megháromszorozódott, és nem látjuk annak jeleit, hogy hamarosan lassulna.

Csak az elmúlt két évben a kutatók sikeresen alkalmazták a CRISPR-t a tervezéshez olyan növények, amelyek immunisak bizonyos gombás betegségekre, kiirtják a HIV-1-et a fertőzött egérsejtekből, sőt teljes körű genomtechnológiát is végeznek.

És ez még csak a kezdet. Miközben ezeket a szavakat írom, valójában folyamatban vannak az első génszerkesztési kísérletek embereken. Augusztusban kínai kutatók egy csoportja megpróbálja kezelni a rákos beteget úgy, hogy CRISPR-Cas9 módszerrel módosított sejteket fecskendez be a személybe. Pontosabban, a csapat azt tervezi, hogy bizonyos típusú tüdőben szenvedő betegek fehérvérsejtjeit veszik át rákot, módosítsa ezeket a sejteket úgy, hogy azok megtámadják a rákot, majd visszajuttassa őket a betegbe test. Ha minden a tervek szerint megy, a mesterséges sejtek vadászni fogják és elpusztítják a rákos sejteket, és a beteg teljesen felépül.

Sikeres állatkísérletek sora arra utal, hogy a CRISPR hatalmas potenciállal rendelkezik az emberi betegségek kezelésében. De vitathatatlanul a CRISPR legnagyobb erőssége nem az, hogy olyan egyszerű és hatékony, hanem az, hogy a technika annyira hozzáférhetővé vált, hogy mindenki használhatja.

Egy kaliforniai biotechnológiai beszállítónak köszönhetően jelenleg bárki, akinek 140 dollárja van, a kezébe kerülhet a csináld magad CRISPR készlettel, és kezdd el az alapvető génszerkesztési kísérleteket közvetlenül a konyhában számláló. Zayner, a cég alapítója azt reméli, hogy ha ezeket az eszközöket állampolgári tudósok kezébe adjuk, az óriási mértékben növeli kollektív DNS-ismeretünket.

„Olyan sok ember van, akik rendelkeznek ezzel a tudással, készséggel, kreativitással és képességekkel, amelyeket nem használnak ki” – mondta Zayner. „Valahol azt olvastam, hogy jelenleg több mint 7 millió hobbi számítógép-programozó él a világon – ami őrület, ha belegondolunk, hogy 1970-ben alig volt elég egy garázs megtöltésére. De ami a géntechnológiát és a DNS-t illeti, már régóta dolgozunk ezen a dolgon, vagy legalábbis amióta léteznek számítógépek, de valószínűleg csak néhány ezer hobbi tudós foglalkozik vele kísérletek. Ez az, amin változtatni szeretnék. Hol lenne az orvosi világunk, ha 7 millió hobbibiológus lenne?”

A regeneratív gyógyászat felnő

1981-ben két brit tudós hatalmas áttörést ért el. Most először sikerült embrionális őssejteket termeszteni laboratóriumban. Az őssejtek – a sejtes gitt, amelyből a test összes szövete készül – szinte végtelen listával rendelkezik a lehetséges orvosi alkalmazásokról, és felfedezésük óta a tudósok éneklik a sajátjukat dicséri. Évek óta azt mondták nekünk, hogy az őssejtkutatás egy olyan jövőt nyit meg, ahol képesek leszünk szöveteket, szerveket, sőt teljes végtagokat is újra növeszteni. De bár régóta ismerjük a bennük rejlő lehetőségeket, csak a közelmúltig jöttünk rá, hogyan használjuk fel valóban az őssejteket a közös előnyünkre.

A helyzet az, hogy útközben ütköztünk néhány útlezárással. Miután 1981-ben először tenyésztettek egér őssejteket, további 18 évbe telt, mire a tudósok sikeresen izolálták az emberi embrionális őssejteket, és laboratóriumban termesztették őket. Amikor ez végül megtörtént, egyetemesen elismerték, mint óriási teljesítményt – de ezt az új technológiát a szabályozók nem fogadták tárt karokkal.

2001-ben a Bush-kormány bénító korlátokat szabott az emberi őssejt-kutatás finanszírozására az Egyesült Államokban, azzal az indokkal, hogy az őssejt létrehozása a sejtek megkövetelték az emberi embrió elpusztítását (az abortuszról és arról, hogy hol kezdődik vagy nem kezdődik az élet, nagyon nagy horderejű viták voltak idő). Ez nem akadályozta meg a fejlődést a világ más részein. 2006-ban egy japán tudós, Shinya Yamanaka kifejlesztett egy módszert embrionális sejtek előállítására. felnőtt sejtekből – így elkerülhető, hogy az embriót elpusztítsák a használható, sokoldalú szár létrehozása érdekében sejteket.

Az őssejtek lehetőséget adnak a tudósoknak a korábban örökre elveszettnek hitt szövetek regenerálására. (Hitel: Juan Gärtner/123RF)

Ettől kezdve az őssejtkutatás úgy nőtt, mint az őssejtek. Három évvel Yamanaka 2006-os, pluripotens őssejt-megkerülő megoldása után az Obama-kormány feloldotta a Bush-kormányzat 2001-es finanszírozási korlátozásait, amelyeket az őssejt-kutatásra írt elő. Hirtelen kinyíltak a zsilipek, és azóta gyakorlatilag minden évben történt valami komoly áttörés a regeneratív gyógyászatban.

A tudósok 2010-ben először használtak humán embrionális őssejteket gerincvelő-sérüléses betegek kezelésére. 2012-ben sikeresen alkalmazták a különböző tárgyalás időskori makuladegenerációban szenvedő nő kezelésére. És az áttörések folyamatosan jönnek. Eddig az őssejttel kapcsolatos terápiákat alkalmazták (vagy vizsgálják) a következő esetekben: cukorbetegség, Parkinson-kór, Alzheimer-kór, traumás agysérülések helyreállítása, fogak visszanövése, hallásjavítás, sebgyógyulás, sőt bizonyos tanulási problémák kezelése is fogyatékosok.

Az elmúlt néhány évben a kutatók elkezdték feltárni, hogyan lehet az őssejteket együtt használni additív gyártási módszerek – amely a 3D néven ismert élvonalbeli technikát eredményezte bionyomtatás. Azzal, hogy 3D nyomtatókkal olyan állványokat hoztak létre, amelyekre őssejteket lehet ültetni, a tudósok nagy lépéseket tettek új végtagok, szövetek és szervek emberi testen kívüli termesztésében. A remény az, hogy egy napon eljutunk arra a pontra, amikor ezekben a gépekben tudunk pótalkatrészeket nyomtatni, és akkor utólag átültetjük őket, ezzel csökkentve vagy teljesen megszüntetve a szervektől, végtagoktól és szövetektől való függőségünket adományozók. Ez a technika jelenleg még gyerekcipőben jár, de egyben csodálatos példája annak, hogy a természettudományok mennyire szeretik a biológia összeolvadhat a hagyományos határain kívül zajló technológiai fejlesztésekkel, és profitálhat azokból gyógyszer.

Az idegtudomány aranykora

2014-ben, amikor a neves fizikus és futurista Michio Kaku híresen kijelentette hogy „az elmúlt 10-15 évben többet tanultunk a gondolkodó agyról, mint az egész emberiség történelme során”, nem feszegette az igazságot. A koponyánk belsejében lévő, elektromosan lüktető neuronok húsos kötege évszázadok óta zavarba ejti a tudósokat – de nagyrészt A számítási, érzékelési és képalkotó technológiák fejlődésének köszönhetően az emberi agyról alkotott ismereteink drámai mértékben bővültek az elmúlt néhány évben. évek.

Az elmúlt évtizedek során kifejlesztett új képalkotó és szkennelési technológiák sokasága lehetővé tette a tudósok számára, hogy az agyat úgy figyeljék meg, ahogy még soha nem volt. Most már láthatunk gondolatokat, érzelmeket, forró pontokat és holt zónákat az élő agyban, majd elkezdhetjük e gondolatok megfejtését nagy teljesítményű számítógépek segítségével.

Ez óriási hatással van az orvostudomány jövőjére. A mentális betegségek és a neurológiai károsodások a rokkantság vezető okai az Egyesült Államokban és sok más fejlett országban. A Mentális Betegségek Nemzeti Szövetsége szerint nagyjából 5 emberből 1 szenved valamilyen mentális egészségügyi problémától. De az elmúlt évtizedben megvalósult számos új technológiának köszönhetően gyorsan megtanuljuk, hogyan kell kezelni mindent a neurodegeneratív betegségektől, mint például az Alzheimer-kór és az ALS, a rejtélyesebb állapotokig, mint az autizmus és skizofrénia.

Az egyik különösen ígéretes fejlemény, amely a közelmúltban bukkant fel, az optogenetika megjelenése – egy olyan technika, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy fénnyel be- vagy kikapcsolják az egyes neuronokat. Mielőtt ezt a módszert tökéletesítették volna, a neurális hálózatok aktiválására vagy elnémítására szolgáló szabványos eljárások viszonylag nyersek voltak. A tudósok például annak meghatározásához, hogy melyik idegsejtcsoport segíti az egereket a labirintusokban való navigálásban az elektródákat közvetlenül az egér agyszövetébe helyezi, egy kis lökést ad nekik, és idegsejtek ezreit stimulálja egy időben. Ez a módszer meglehetősen pontatlan volt, ami megnehezítette a hasznos adatok gyűjtését, de az optogenetikával a tudósok ma már fényérzékeny molekulákat helyezhetnek el. specifikus agysejteket, és egyenként manipulálják azokat – ami sokkal könnyebbé teszi egy neuron (vagy neuronhálózat) szerepének meghatározását a viselkedésben, érzelmekben vagy betegség.

Az optogenetika lehetővé teszi a tudósok számára, hogy egyenként be- és kikapcsolják az agysejteket fénnyel. (Hitel: Robinson Lab)

Az idegtudósok világszerte magáévá tették a technikát. „Az elmúlt évtizedben kutatócsoportok százai használtak optogenetikát, hogy megtudják, hogyan járulnak hozzá a különböző neuronhálózatok a viselkedéshez. az észlelés és a megismerés” – mondja Ed Boyden, a Massachusetts Institute of Technology biológiai mérnök professzora és a kutatás társfeltalálója. optogenetika. "A jövőben az optogenetika lehetővé teszi számunkra annak megfejtését, hogy a különböző agysejtek hogyan váltanak ki érzéseket, gondolatokat és mozgásokat, valamint azt is, hogy hogyan tudnak különböző pszichiátriai rendellenességeket előidézni."

A pontok összekötése

Mindent összevetve az elmúlt 10 év az orvostudomány fejlődésének forgószele volt – de ahhoz, hogy megértsük, hogyan fejlődhet az orvostudomány a következő 10 évben, fontos nemcsak azt kell megértenie, milyen gyorsan fejlődtek az orvostudománynak ezek a zsebei külön-külön, hanem azt is, hogyan kezdenek összefolyni, egyesülni és keresztbeporozni egymást. A korábban tárgyalt hihetetlen orvosi fejlesztések és jelentős változások nem légüres térben léteznek. Nincsenek elzárva egymástól, vagy az orvostudomány világán kívüli egyéb fejleményektől. Ehelyett sok közülük erősen szinergikus módon egyesül, ami végső soron még jobban felgyorsítja az orvosi fejlődés általános ütemét.

A számítógépes orvostudomány és a mobiltechnológia folyamatos konvergenciája az egyik nyilvánvaló példa, amely két különböző léptékben történik. Személyes szinten az egyre nagyobb teljesítményű processzorok (valamint a számítási felhő) lehetővé teszik a mobiltelefonok számára bonyolultabb feladatok elvégzése – például egy anyajegy növekedésének felismerése –, amelyeket orvosi célokra lehet használni célokra. Kollektív szinten az összes orvosi adatot, amelyet okostelefonjainkkal és hordható szenzorainkkal hozunk létre, hatalmas léptékű orvosi rejtélyek megfejtésére használhatjuk.

„Az igazi forradalom nem abból fakad, hogy saját, biztonságos, mélyreható orvosi adattárházunk van az okostelefonon” – mondja Topol, a Scripps Translational Science Institute igazgatója. „A felhőből származik, ahol az összes egyéni adatunkat egyesíthetjük. Ha ezt az adatáradat megfelelően összegyűjtik, integrálják és elemzik, hatalmas, új lehetőségeket kínál két szinten – az egyén és a népesség egészén. Ha minden releváns adatunkat nyomon követjük és gépi feldolgozásra késztetjük, hogy felismerjük azokat az összetett trendeket és kölcsönhatásokat, amelyeket senki sem tud egyedül észlelni, sok betegséget megelőzhetünk.”

És nem csak az okostelefonok és a számítógépes medicina közeledik egymáshoz. Számtalan különböző terület és technológia találkozik egymással – beleértve, de nem kizárólagosan az idegtudományt, a génszerkesztést, a robotikát, az őssejteket, a 3D nyomtatást és még sok mást.

Még a látszólag kissé különálló dolgok is – mint például a DNS-szekvenálás és az idegtudomány – összeérnek. Nézzük csak meg, hogyan diagnosztizáljuk a legtöbb agyi rendellenességet. Évekkel ezelőtt a neurológiai és pszichiátriai rendellenességek diagnosztizálása drága, invazív eljárásokat, például biopsziát és gerinccsapot igényelt – de hála A Human Genome Project nyomán kifejlesztett modern DNS-szekvenálási technikák segítségével ma már egyszerű vérrel is diagnosztizálhatjuk ugyanazokat a betegségeket. teszt. Ebben az esetben a genetikai ismereteink hozzájárultak az idegtudományi ismereteink fejlesztéséhez – és pontosan ez a fajta keresztbeporzás, amely egyre inkább megtörténik, ahogy az orvostudomány és a technológia különböző ágai egyre fejlettebbek.

Fizetni az egészségért, nem a kezelésért

A helyzet az, hogy ahogy ezek az orvosi és technológiai fejlemények összefüggenek egymással, megmagyarázhatatlanul összefüggnek olyan dolgokkal is, mint a politika, a törvényhozás, a gazdaság, sőt a hagyományok. Nem minden halad a tudomány és a technológia rohamos ütemében, így bár az orvostudomány fejlődése valószínűleg egyre gyorsabb ütemben, azt is fontos megjegyezni, hogy az új orvosi technikák alkalmazása nem mindig történik meg gyorsan.

A megvalósítás egyik különösen nagy akadálya a legtöbb egészségügyi rendszer által jelenleg alkalmazott szolgáltatási díj modell. Egy ilyen rendszerben az orvosok minden általuk nyújtott szolgáltatásért fizetést kapnak – legyen az irodalátogatás, vizsgálat, sebészeti beavatkozás vagy bármilyen más egészségügyi szolgáltatás. Ez a modell összeférhetetlenséget teremt, mivel ösztönzi a kezelések alkalmazását, nem feltétlenül tartja meg az emberek egészségét.

Dr. Daniel Kraft, a Singularity University alapító ügyvezető igazgatója és az exponenciális orvostudomány tanszékvezető elnökeként kifejti, ez a strukturális probléma hatékonyan gátolja a technológiailag fejlettebb orvoslás felé való átállást gyakorlatok.

„Gyermekorvos vagyok – magyarázza –, szóval, ha abból keresek pénzt, hogy fülgyulladásos gyerekeket látok, és most hazaküldhetem őket egy alkalmazás és egy digitális otoszkóp – de ezt nem tudom kiszámlázni –, nem leszek ösztönözve arra, hogy használjam ezt az újabb, hatékonyabb technológia."

Az Oto by CellScope az okostelefon kameráját használja, hogy a belső fülbe nézzen, és elküldje a kapott képeket orvosnak. (Hitel: CellScope

Ez nagy probléma, de semmiképpen nem olyan, amelyet ne lehetne legyőzni. Az egyik dolog, ami valószínűleg felgyorsítja ezeknek az új eszközöknek és módszereknek az elfogadását, az az ún. „érték alapú ellátás”. Ahogy Kraft mondja: „Az ilyen típusú egészségügyi rendszerben dolgozó orvosok fizetést kapnának azért, hogy eltartsanak egészségesebb. Ösztönzésük az lenne, hogy távol tartsák Önt a kórházból, amikor elbocsátják, nem pedig azért, hogy több eljárásért, biopsziáért vagy receptek.” Egy értékalapú egészségügyi rendszerben kifejti: „az orvosok és az egészségügyi csapatok bónuszokat kaphatnak, ha a betegek jobb vércukorszint, vagy kevesebb szükségtelen sürgősségi látogatás, vagy vérnyomásuk monitorozása összekapcsolt vérnyomás segítségével mandzsetta.”

A jelenlegi szolgáltatási díjas modellünkről az értékalapú ellátórendszerre való átállás valószínűleg nem megy egyik napról a másikra – de megtörténik. Maroknyi nagy egészségügyi szervezet, mint például a Kaiser Permanente és a The Mayo Clinic, elkezdte felkarolni ez a modell, és a modern egészségkövető technológiák egyre növekvő elérhetősége egyre inkább nyomja a váltást és több.

„Az adatmodellek változnak” – mondja Kraft. „Tíz év múlva az egészségügyi ellátás túlnyomó részét az eredmény szerint fogják fizetni – még az orvosi ellátás egy részét is az eszközökért, alkalmazásokért és egyéb eszközökért csak akkor kapnak pénzt, ha már dolgoztak, nem csak azért, mert az orvos felírta őket. Ha ez része az ellátásomnak, és jobb eredményekért vagy alacsonyabb egészségügyi költségekért díjaznak, sokkal valószínűbb, hogy elfogadom ezeket az újabb, csúcstechnológiás eszközöket.”

Mi van a sarkon?

Tehát szem előtt tartva a fejlődés exponenciális ütemét olyan területeken, mint a génszerkesztés, a különböző területek keresztbeporzása és az útlezárások megakadályozza, hogy olyan gyorsan alkalmazzuk az új technológiákat, ahogy azok fejlődnek – milyen változásokra számíthatunk az orvostudományban a következő 10 évben évek?

Vitathatatlan, hogy erre a kérdésre a legkönnyebben emészthető válasz Dr. Leroy Hoodtól és a P4-gyógyászatról alkotott elképzelésétől származik, amelyben a P jelentése: prediktív, megelőző, személyre szabott és részvételen alapuló.

A következő évtized során az orvostudomány egyre inkább előrejelző jellegű lesz. Ahogy egyre többen használják ki az egészségügyi adatok rögzítésének és nyomon követésének képességét, és ahogy ezeknek az adatoknak a köre bővül, és Az adatok elemzésére való képességünk egyre erősebbé válik, képesek leszünk megelőzni a különféle adatok széles körét betegségek. Ma már van egy alkalmazásunk, amely meg tudja mondani, ha egy anyajegy rosszindulatú melanómává válik. Holnap olyan alkalmazásaink lesznek, amelyek elemzik a járásmintákat, hogy megtalálják a szklerózis multiplex korai jeleit, vagy visszatekintsenek étkezési szokásait az elmúlt három évben, és tudassa Önnel (természetesen barátságos értesítéssel), hogy jó úton halad cukorbetegség.

Ezek a prediktív képességek természetesen azon az elképzelésen is alapulnak, hogy az orvostudomány a következő néhány évben egyre inkább részvételre fog válni. A technológia fejlődésével a betegek egyre aktívabb szerepet fognak játszani saját egészségügyi ellátásukban, és a rendelések feladása helyett együttműködnek az orvosokkal.

„10 év múlva – mondja Kraft –, remélem, hogy már feltöltötte a legutóbbi életjeleit – az órájáról vagy a matracot, vérnyomás-olvasót vagy vércukormérőt – az orvosi csoportja által megadott elektronikus kórlapjába. hozzáférés. És remélhetőleg ez azt jelenti, hogy az orvosi csapatának nem az életjelekre kell figyelnie, hanem amikor valami rosszul tűnik, és A gép és a „predicatlyitcs” úgy érzi, hogy baj van, egészségügyi csapata – vagy digitális avatarja – kapcsolatba léphet Önnel korai. Bízom benne, hogy sokkal több betegnek nagyobb az esélye arra, hogy ha nem is saját egészségének vezérigazgatója, de legalább COO legyen – tehát intelligensebb módszerekkel nyomon követhetik egészségi állapotukat, és több másodpilóta a gondozásukban, ahelyett, hogy csak arra várnának, mit tegyenek, és reaktív.”

Végső soron a részvételen alapuló, személyre szabottabb és prediktívebb orvoslási rendszerre való áttérés javítani fogja azon képességünket, hogy megelőzzük a betegségek előfordulását. Ha a diétakövető csuklópántja szinkronizálható az okoshűtőjével, és megállapíthatja, hogy nagy mennyiségű nátriumot tartalmazó ételeket fogyasztott, A mesterséges intelligenciával működő digitális egészségügyi asszisztens olyan étrendi változtatásokat javasolhat, amelyek hosszú távon segítenek elkerülni a szívbetegségek kialakulását. a későbbiekben.

Viccesen hangzik, de ha a jelenlegi pályánkat folytatjuk, az orvostudomány közeljövője valójában olyan jövő lesz, ahol nem kell gyógyszert szednünk.