Masa Depan Kedokteran: Sel Punca, Teknologi Gene, DNA Khusus

Pada musim panas tahun 2008, saya melihat tahi lalat di lengan saya yang tampak semakin besar.

Tapi sulit untuk mengatakannya. Saya tidak yakin apakah penyakit itu benar-benar tumbuh - atau apakah saya hanya panik dan menjadi hipokondriak tanpa alasan yang jelas - jadi saya memutuskan untuk memeriksakannya. Untuk melakukan hal ini, saya harus menelepon klinik, membuat janji temu, menunggu beberapa hari, lalu pergi ke kantor dokter. Begitu saya berada di sana, seorang wanita dengan lebih dari delapan tahun pendidikan kedokteran khusus menatap tahi lalatnya dalam waktu yang lama dan menanyakan serangkaian pertanyaan tentang hal itu kepada saya - tetapi ketika semuanya sudah dikatakan dan dilakukan, dia tidak memiliki jawaban pasti untuk pertanyaan tersebut. Saya. Sebaliknya, dia hanya merujuk saya ke dokter lain yang lebih berpengalaman dengan melanoma, dan seluruh prosesnya dimulai dari awal lagi.

Akhirnya tidak terjadi apa-apa, tetapi dokter kedua menyuruh saya untuk mengawasinya agar aman. Delapan tahun kemudian, saya masih mengawasinya — namun metode saya menjadi sedikit lebih canggih. Sekarang, setiap beberapa bulan, saya menarik a telepon pintar dari sakuku, jalankan aplikasi bernama Visi Kulit, dan ambil gambar tahi lalat. Dalam hitungan detik, aplikasi ini menggunakan algoritma pengenalan gambar tingkat lanjut untuk menganalisis bentuk, ukuran, dan warna area yang terkena dampak, lalu membandingkannya dengan semua gambar yang pernah saya ambil sebelumnya untuk menilai risikonya melanoma.

Dengan bantuan teknologi, sesuatu yang dulunya membutuhkan waktu dua minggu dan beberapa kali kunjungan ke dokter, kini dapat dilakukan dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan waktu yang saya perlukan untuk mengikat tali sepatu. Masih mengejutkan saya bahwa transformasi radikal seperti itu membutuhkan waktu kurang dari satu dekade untuk terwujud, jadi sekarang, setiap kali saya menjalankan aplikasi ini, saya selalu bertanya-tanya kemajuan seperti apa yang akan kita lihat dalam dekade berikutnya.

Sepuluh tahun dari sekarang, seperti apa obatnya? Akankah kita dioperasi oleh ahli bedah robotik, menumbuhkan organ baru sesuai permintaan, dan meminum pil ajaib yang meringankan semua penyakit kita? Akankah penyakit paling mematikan di dunia ini dapat disembuhkan, atau akankah kita mencari cara untuk mencegahnya sebelum penyakit tersebut terjadi? Sangat mudah untuk berspekulasi tentang apa yang akan terjadi di masa depan, tapi bagaimana dengan waktu dekat? Hal menakjubkan apa yang mungkin terjadi – secara realistis – pada tahun 2026?

Untuk memahaminya, pertama-tama Anda perlu melihat kembali pergeseran tektonik yang telah terjadi selama 10 tahun terakhir, dan akan terus terjadi di masa depan. Inilah bagaimana teknologi telah mengubah dunia kedokteran secara radikal selama satu dekade terakhir, dan sekilas beberapa kemajuan luar biasa yang akan terjadi pada dekade berikutnya.

Internet kesehatan

Pada tahun 2006, tidak ada seorang pun yang memiliki ponsel pintar di sakunya. Web nirkabel baru saja lahir, iPhone belum dirilis, dan “teknologi yang dapat dikenakan” bahkan belum menjadi bagian dari bahasa populer. Hanya 10 tahun kemudian, dan semua hal ini praktis ada di mana-mana di negara maju.

Berbeda dengan masa-masa sebelumnya dalam sejarah umat manusia, manusia sekarang berjalan dengan komputer yang dilengkapi sensor dan terhubung ke Internet yang menempel di tubuh mereka. Komputer ini memungkinkan kita tidak hanya mengakses dunia informasi kesehatan kapan pun kita membutuhkannya, namun juga melacak kesehatan pribadi kita dengan cara baru yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Bahkan smartphone murah pun bisa mengecek detak jantung Anda, menghitung jumlah langkah yang Anda ambil, atau memantau kualitas tidur Anda di malam hari. Jika Anda membutuhkan sesuatu yang lebih canggih, tersedia juga lampiran yang tak terhitung jumlahnya yang dapat mengubah perangkat seluler Anda menjadi alat medis apa pun yang Anda perlukan. A otoskop bertenaga ponsel pintar dapat mendiagnosis infeksi telinga, a stetoskop pintar dapat mengidentifikasi irama jantung yang tidak biasa, dan a spektrometer molekuler yang terhubung ke ponsel pintar dapat memberi tahu Anda susunan kimiawi makanan atau pil apa pun yang Anda temui. Dan itu hanya beberapa di antaranya.

Aplikasi SkinVision dapat melacak tahi lalat kulit dari waktu ke waktu untuk menghitung risiko melanoma. (Kredit: Visi Kulit)

Kelimpahan aplikasi, sensor, dan informasi yang luar biasa ini telah memulai perubahan besar dari praktik medis tradisional.

“Pada dasarnya, apa yang kita lihat adalah digitalisasi manusia,” kata Dr. Eric Topol, ahli jantung dan direktur Scripps Translational Science Institute. “Semua alat baru ini memberi Anda kemampuan untuk mengukur dan mendigitalkan esensi medis setiap manusia. Dan karena pasien menghasilkan sebagian besar data ini sendiri, karena ponsel cerdas mereka digunakan untuk keperluan medis, maka merekalah yang menjadi pusat perhatian, bukan dokter. Dan dengan algoritma cerdas untuk membantu mereka menafsirkan data, mereka dapat, jika mereka mau, terbebas dari dunia layanan kesehatan tradisional yang tertutup.”

Melihat ke masa depan, Topol percaya bahwa ponsel pintar akan secara radikal mengubah peran dokter dalam sistem layanan kesehatan. “Alat-alat ini dapat mengurangi penggunaan dokter, memangkas biaya, mempercepat laju layanan, dan memberikan lebih banyak kekuatan kepada pasien,” jelasnya. “Seiring dengan semakin banyaknya data medis yang dihasilkan oleh pasien dan diproses oleh komputer, banyak aspek diagnosis dan pemantauan obat akan beralih dari dokter. Pasien akan mulai mengambil alih, berpaling ke dokter terutama untuk mendapatkan pengobatan, bimbingan, kebijaksanaan, dan pengalaman. Para dokter ini tidak akan menulis perintah; mereka akan memberikan nasihat.”

Kedokteran, temui ilmu komputer

Komputer memiliki sejarah panjang dalam bidang kedokteran. Rumah sakit telah menggunakannya untuk melacak rekam medis dan memantau pasien sejak tahun 1950an, namun pengobatan komputasional — yaitu, menggunakan model komputer dan perangkat lunak canggih untuk mengetahui bagaimana penyakit berkembang – baru ada dalam jangka waktu yang relatif singkat waktu. Baru sekitar satu dekade terakhir, ketika komputer menjadi jauh lebih canggih dan mudah diakses, bidang kedokteran komputasi benar-benar mulai berkembang pesat.

Raimond Winslow, direktur Institut Kedokteran Komputasi Universitas Johns Hopkins, yang didirikan pada tahun 2005, mengatakan bahwa dalam beberapa tahun terakhir, “bidang ini telah berkembang pesat. Ada komunitas baru yang terdiri dari orang-orang yang dilatih dalam bidang matematika, ilmu komputer, dan teknik — dan mereka juga menerima pelatihan silang dalam bidang biologi. Hal ini memungkinkan mereka memberikan perspektif baru terhadap diagnosis dan pengobatan medis.”

Kini, alih-alih hanya memikirkan pertanyaan medis yang rumit dengan kemampuan otak kita yang terbatas, kami mulai merekrutnya bantuan mesin untuk menganalisis data dalam jumlah besar, mengenali pola, dan membuat prediksi yang bahkan tidak dapat dilakukan oleh dokter manusia memahami.

“Melihat penyakit melalui kacamata biologi tradisional seperti mencoba menyusun teka-teki gambar yang sangat rumit dengan potongan-potongan yang sangat banyak,” jelas Winslow. “Hasilnya bisa menjadi gambaran yang sangat tidak lengkap. Pengobatan komputasi dapat membantu Anda melihat bagaimana potongan-potongan teka-teki cocok satu sama lain untuk memberikan gambaran yang lebih holistik. Kita mungkin tidak pernah mengetahui semua hal yang hilang, namun kita akan mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang apa yang menyebabkan penyakit dan bagaimana cara mengobatinya.”

Dalam waktu yang relatif singkat, pengobatan komputasi telah digunakan untuk mencapai beberapa hal yang luar biasa - seperti menentukan dengan tepat penanda gen dan protein kanker kolorektal, kanker ovarium, dan sejumlah penyakit kardiovaskular penyakit.

Akhir-akhir ini, bidang ini bahkan mulai berkembang lebih dari sekadar pemodelan penyakit. Seiring dengan berkembangnya kemampuan komputasi kita selama bertahun-tahun, cara para ilmuwan menggunakan kekuatan tersebut juga semakin berkembang. Para ilmuwan kini menggunakan teknologi seperti algoritma pembelajaran mendalam dan kecerdasan buatan untuk mengumpulkan informasi dari sumber yang tidak berguna atau tidak dapat diakses.

Ambil contoh Dr. Gunnar Rätcsh dari Memorial Sloan Kettering Cancer Center. Dia dan timnya baru-baru ini menggunakan komputasi untuk mengungkap misteri kanker dengan cara yang sangat tidak lazim. Daripada membangun model penyakit untuk memahaminya pada tingkat biologis, Rätcsh dan timnya malah membangun sebuah model program perangkat lunak dengan kecerdasan buatan yang mampu membaca dan memahami ratusan juta dokter catatan. Dengan membandingkan catatan-catatan ini dan menganalisis hubungan antara gejala pasien, riwayat kesehatan, pengamatan dokter, dan pengobatan yang berbeda, program ini mampu menemukan koneksi dan asosiasi yang mungkin tidak dimiliki oleh dokter manusia memperhatikan.

“Pikiran manusia terbatas,” jelas Rätsch, “karena itu Anda perlu menggunakan statistik dan ilmu komputer.”

Dan Ratsch bukanlah satu-satunya orang yang berpikir out of the box. Dengan komputer baru yang canggih, banyak sekali data baru, dan segudang pendekatan baru yang cerdas, para peneliti menciptakan berbagai cara berbeda untuk mengatasi masalah medis yang kompleks.

Misalnya, para peneliti baru-baru ini mengembangkan algoritma pembelajaran mesin yang melacak penyebaran penyakit dengan menyaring Twitter untuk memberi geotag pada tweet tentang penyakit. Dengan menganalisis data ini, ahli epidemiologi dapat memprediksi dengan lebih akurat di mana virus seperti influenza kemungkinan besar akan menyebar, sehingga membantu pejabat kesehatan dalam menyebarkan vaksin dengan lebih efektif.

Dalam studi lain, para peneliti melatih jaringan saraf tiruan untuk mengenali pola dalam pemindaian MRI, yang pada akhirnya menghasilkan a sistem yang tidak hanya dapat mendeteksi keberadaan Alzheimer, namun juga memprediksi kapan penyakit tersebut akan muncul pada orang yang sehat sabar.

Kami juga memiliki algoritma yang bisa mendiagnosis depresi dan kecemasan dengan menganalisis pola pidato Anda, dan bahkan memprediksi penyebaran Ebola dengan menganalisis aktivitas migrasi kelelawar yang terinfeksi. Dan daftarnya terus berlanjut. Ini hanyalah beberapa contoh tren yang lebih besar. Komputasi telah menginvasi lusinan profesi medis yang berbeda pada saat ini, dan akan terus meluas hingga mencapai setiap sudut penelitian dan praktik medis.

Pengeditan gen

Diskusi mengenai kemajuan paling signifikan yang terjadi selama 10 tahun terakhir tidak akan lengkap tanpa menyebutkan CRISPR-Cas9. Teknik tunggal ini tidak diragukan lagi merupakan salah satu pencapaian terbesar di zaman kita, dan akan berdampak besar pada masa depan kedokteran.

Bagi yang belum tahu, CRISPR-Cas9 adalah teknik pengeditan genom yang memungkinkan para ilmuwan mengedit gen dengan presisi, efisiensi, dan fleksibilitas yang belum pernah ada sebelumnya. Ini dikembangkan pada tahun 2012, dan sejak itu merambah bidang biologi seperti api.

Akronim CRISPR adalah singkatan dari Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Hal ini mungkin tidak berarti banyak bagi Anda kecuali Anda seorang ahli biologi, namun singkatnya, ini mengacu pada kekebalan adaptif. sistem yang digunakan mikroba untuk mempertahankan diri terhadap serangan virus dengan merekam dan menargetkan DNA mereka urutan. Beberapa tahun yang lalu, para ilmuwan menyadari bahwa teknik ini dapat digunakan kembali menjadi teknik yang sederhana dan andal untuk mengedit – bahkan dalam sel hidup – genom hampir semua organisme.

Agar adil, CRISPR bukanlah alat pengeditan genom pertama yang pernah dibuat. Sebelumnya, para ilmuwan dapat mengedit gen dengan proses seperti TALENS dan zinc finger nucleases. Namun, teknik-teknik sebelumnya tidak sesuai dengan kesederhanaan CRISPR. Keduanya mengharuskan para ilmuwan membuat protein khusus untuk setiap target DNA – sebuah proses yang membutuhkan lebih banyak waktu dan upaya dibandingkan pemrograman RNA yang relatif sederhana yang digunakan CRISPR.

“Kita bisa melakukan semua hal rekayasa genetika ini sebelumnya,” jelas Josiah Zayner, biohacker dan ahli biologi, “tetapi benda-benda yang sebelumnya digunakan manusia, seperti zinc finger nucleases dan TALENS, harus direkayasa berdasarkan protein tingkat. Jadi jika Anda ingin merekayasa sesuatu untuk gen tertentu, Anda memerlukan waktu enam bulan untuk merekayasa protein untuk mengikat DNA. Dengan CRISPR, jika saya ingin melakukan eksperimen CRISPR baru, saya dapat mengakses internet, mengunjungi salah satu perusahaan sintesis DNA ini, memesan 100 produk berbeda, dan besok saya dapat melakukan eksperimen. Jadi, dari enam bulan menjadi, baiklah — beberapa dari perusahaan ini melakukan pengiriman dalam semalam — jadi Anda tidak hanya dapat melakukan penelitian 100 kali lebih banyak, Anda juga dapat melakukannya 100 kali lebih cepat dari sebelumnya.”

Sederhananya, CRISPR telah mengatasi beberapa rintangan terbesar yang dihadapi para peneliti DNA di seluruh dunia. Pintu air kini terbuka, dan siapa pun dapat melakukan penyuntingan gen.

Dalam dekade menjelang pengembangan teknik CRISPR-Cas9, CRISPR hanya disebutkan dalam publikasi ilmiah sebanyak 200 kali. Jumlahnya meningkat tiga kali lipat pada tahun 2014 saja, dan kami tidak melihat tanda-tanda akan melambat dalam waktu dekat.

Dalam dua tahun terakhir saja, para peneliti telah berhasil menggunakan CRISPR untuk melakukan rekayasa tanaman yang kebal terhadap penyakit jamur tertentu, memberantas HIV-1 dari sel tikus yang terinfeksi, dan bahkan melakukan rekayasa genom skala penuh.

Dan ini baru permulaan. Saat saya menulis kata-kata ini, uji coba penyuntingan gen yang pertama pada manusia sebenarnya sedang berlangsung. Pada bulan Agustus, sekelompok peneliti Tiongkok akan mencoba mengobati pasien kanker dengan menyuntik orang tersebut dengan sel yang dimodifikasi menggunakan metode CRISPR-Cas9. Lebih khusus lagi, tim berencana mengambil sel darah putih dari pasien dengan jenis paru-paru tertentu kanker, mengedit sel-sel tersebut sehingga menyerang kanker, dan kemudian memasukkannya kembali ke dalam sel pasien tubuh. Jika semuanya berjalan sesuai rencana, sel-sel yang direkayasa akan berburu dan membunuh sel-sel kanker dan pasien akan pulih sepenuhnya.

Sejumlah uji coba pada hewan yang berhasil menunjukkan bahwa CRISPR memiliki potensi besar dalam pengobatan penyakit manusia. Namun kekuatan terbesar CRISPR bukan terletak pada kesederhanaan dan efektivitasnya — melainkan tekniknya yang mudah diakses sehingga semua orang dapat menggunakannya.

Saat ini, berkat startup pasokan bioteknologi di California, siapa pun yang memiliki $140 bisa mendapatkan a kit CRISPR buatan sendiri dan mulailah melakukan eksperimen dasar penyuntingan gen langsung di dapur menangkal. Zayner, pendiri perusahaan, berharap dengan memberikan alat-alat ini ke tangan ilmuwan warga akan meningkatkan pengetahuan kolektif kita tentang DNA secara signifikan.

“Ada begitu banyak orang di luar sana yang memiliki semua pengetahuan dan keterampilan serta kreativitas dan kemampuan yang tidak dimanfaatkan,” kata Zayner. “Saya pernah membaca bahwa ada lebih dari 7 juta pemrogram komputer penghobi di dunia saat ini - hal ini sungguh gila jika Anda menganggap bahwa pada tahun 1970 jumlahnya hampir tidak cukup untuk memenuhi garasi. Namun jika menyangkut rekayasa genetika dan DNA, kita telah mengerjakan hal ini lebih lama, atau setidaknya sama selama komputer sudah ada, namun mungkin hanya ada beberapa ribu ilmuwan penghobi yang melakukan hal tersebut eksperimen. Itulah yang ingin saya ubah. Di manakah dunia medis kita jika ada 7 juta ahli biologi penghobi?”

Pengobatan regeneratif berkembang

Pada tahun 1981, dua ilmuwan Inggris membuat terobosan besar. Untuk pertama kalinya, mereka berhasil menumbuhkan sel induk embrionik di laboratorium. Sel induk – bahan seluler yang menjadi dasar pembuatan seluruh jaringan tubuh – memiliki daftar yang hampir tak ada habisnya potensi penerapan medis, dan sejak penemuannya, para ilmuwan telah menyanyikan lagu-lagu mereka pujian. Selama bertahun-tahun, kita telah diberitahu bahwa penelitian sel induk akan membawa masa depan di mana kita akan mampu menumbuhkan kembali jaringan, organ, dan bahkan seluruh anggota tubuh. Meskipun kita telah lama mengetahui potensinya, baru-baru ini kita menemukan cara untuk benar-benar menggunakan sel induk untuk keuntungan kolektif kita.

Masalahnya adalah, kita menemui beberapa hambatan di sepanjang jalan. Setelah sel induk tikus pertama kali dibudidayakan pada tahun 1981, diperlukan waktu 18 tahun bagi para ilmuwan untuk berhasil mengisolasi sel induk embrio manusia dan menumbuhkannya di laboratorium. Ketika hal ini akhirnya terjadi, hal ini diterima secara universal sebagai pencapaian yang luar biasa – namun teknologi baru ini tidak disambut dengan tangan terbuka oleh para regulator.

Pada tahun 2001, pemerintahan Bush membatasi pendanaan penelitian sel induk manusia di AS, dengan alasan bahwa menciptakan sel induk sel-sel memerlukan penghancuran embrio manusia (perdebatan tentang aborsi dan di mana kehidupan bermula atau tidak menjadi topik hangat dalam diskusi ini). waktu). Hal ini tidak menghentikan kemajuan yang terjadi di belahan dunia lain. Pada tahun 2006, seorang ilmuwan Jepang bernama Shinya Yamanaka mengembangkan cara untuk membuat sel mirip embrio dari sel dewasa — sehingga menghindari kebutuhan untuk menghancurkan embrio untuk membuat batang yang dapat digunakan dan serbaguna sel.

Sel induk memberi para ilmuwan cara untuk meregenerasi jaringan yang sebelumnya dianggap hilang selamanya. (Kredit: Juan Gartner/123RF)

Sejak saat itu, penelitian sel induk telah berkembang seperti sel induk. Tiga tahun setelah solusi sel induk berpotensi majemuk Yamanaka pada tahun 2006, pemerintahan Obama mencabut pembatasan pendanaan pemerintahan Bush pada tahun 2001 yang diberlakukan pada penelitian sel induk. Tiba-tiba, pintu air terbuka, dan hampir setiap tahun sejak saat itu telah terlihat semacam terobosan besar dalam pengobatan regeneratif.

Pada tahun 2010, untuk pertama kalinya, para ilmuwan menggunakan sel induk embrio manusia untuk mengobati seseorang yang mengalami cedera tulang belakang. Pada tahun 2012, mereka berhasil digunakan di a percobaan yang berbeda untuk mengobati seorang wanita dengan degenerasi makula terkait usia. Dan terobosan-terobosan terus bermunculan. Sampai saat ini, terapi terkait sel induk telah digunakan (atau sedang diselidiki) untuk: diabetes, penyakit Parkinson, Alzheimer, perbaikan cedera otak traumatis, pertumbuhan kembali gigi, perbaikan pendengaran, penyembuhan luka, dan bahkan pengobatan pembelajaran tertentu kecacatan.

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti bahkan mulai mengeksplorasi cara untuk menggunakan sel induk metode manufaktur aditif — yang telah memunculkan teknik mutakhir yang dikenal sebagai 3D pencetakan biologis. Dengan menggunakan printer 3D untuk membuat perancah di mana sel induk dapat ditanam, para ilmuwan telah membuat kemajuan besar dalam menumbuhkan anggota tubuh, jaringan, dan organ baru di luar tubuh manusia. Harapannya adalah suatu hari kita akan mencapai titik di mana kita dapat mencetak suku cadang pengganti di mesin ini dan kemudian mencetaknya melakukan transplantasi setelahnya, sehingga mengurangi atau menghilangkan ketergantungan kita pada organ, anggota tubuh, dan jaringan donor. Teknik ini masih dalam tahap awal pada saat ini, tetapi ini juga merupakan contoh bagus tentang bagaimana ilmu pengetahuan alam menyukainya biologi dapat menyatu dan mengambil manfaat dari perkembangan teknologi yang terjadi di luar batasan tradisional obat-obatan.

Zaman Keemasan Ilmu Saraf

Pada tahun 2014, ketika fisikawan dan futuris terkenal Michio Kaku dinyatakan dengan terkenal bahwa “kita telah belajar lebih banyak tentang otak berpikir dalam 10 hingga 15 tahun terakhir dibandingkan sepanjang sejarah manusia,” dia tidak mengungkapkan kebenarannya. Kumpulan neuron yang berdenyut secara elektrik di dalam tengkorak kita telah membingungkan para ilmuwan selama berabad-abad – namun sebagian besar berkat hal tersebut Dengan kemajuan teknologi komputasi, penginderaan, dan pencitraan, pemahaman kita tentang otak manusia telah berkembang secara dramatis dalam beberapa waktu terakhir bertahun-tahun.

Berbagai teknologi pencitraan dan pemindaian baru yang dikembangkan selama beberapa dekade terakhir telah memungkinkan para ilmuwan mengamati otak dengan cara yang belum pernah dilakukan sebelumnya. Kita sekarang dapat melihat pikiran, emosi, titik panas dan zona mati di dalam otak yang hidup, dan kemudian memulai proses menguraikan pikiran-pikiran ini menggunakan komputer yang canggih.

Hal ini mempunyai implikasi besar bagi masa depan kedokteran. Penyakit mental dan gangguan neurologis merupakan penyebab utama kecacatan di AS dan banyak negara maju lainnya. Menurut Aliansi Nasional Penyakit Mental, sekitar 1 dari 5 orang menderita beberapa jenis masalah kesehatan mental. Namun berkat sejumlah teknologi baru yang membuahkan hasil dalam dekade terakhir, kita dengan cepat belajar cara menanganinya mulai dari penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan ALS, hingga kondisi yang lebih membingungkan seperti autisme dan skizofrenia.

Salah satu perkembangan yang sangat menjanjikan yang muncul baru-baru ini adalah munculnya optogenetika – sebuah teknik yang memungkinkan para ilmuwan untuk menghidupkan atau mematikan neuron individu dengan cahaya. Sebelum metode ini disempurnakan, prosedur standar untuk mengaktifkan atau membungkam jaringan saraf masih relatif sederhana. Untuk menentukan kelompok neuron mana yang membantu tikus menavigasi labirin, misalnya, para ilmuwan akan menyisipkannya elektroda langsung ke jaringan otak tikus, memberikan sedikit sentakan, dan menstimulasi ribuan neuron pada suatu waktu. Metode ini agak tidak tepat, sehingga pengumpulan data yang berguna menjadi sulit dilakukan, namun dengan optogenetika, para ilmuwan kini dapat menempatkan molekul peka cahaya ke dalam sel-sel otak tertentu dan memanipulasinya secara individual - yang membuatnya lebih mudah untuk menentukan peran neuron (atau jaringan neuron) dalam perilaku, emosi, atau penyakit.

Optogenetika memungkinkan para ilmuwan untuk menghidupkan dan mematikan sel-sel otak secara individual dengan cahaya. (Kredit: Laboratorium Robinson)

Ahli saraf di seluruh dunia kini telah menerapkan teknik ini. “Selama dekade terakhir, ratusan kelompok penelitian telah menggunakan optogenetika untuk mempelajari bagaimana berbagai jaringan neuron berkontribusi terhadap perilaku, persepsi, dan kognisi,” kata Ed Boyden, profesor teknik biologi di Massachusetts Institute of Technology dan salah satu penemu optogenetika. “Di masa depan, optogenetika akan memungkinkan kita untuk menguraikan bagaimana berbagai sel otak menimbulkan perasaan, pikiran, dan gerakan – serta bagaimana sel-sel tersebut dapat menjadi kacau sehingga menghasilkan berbagai gangguan kejiwaan.”

Menghubungkan titik-titik

Secara umum, 10 tahun terakhir merupakan masa yang penuh dengan kemajuan dalam dunia medis – namun untuk memahami bagaimana kemajuan dunia kedokteran dalam 10 tahun ke depan, penting untuk memahami memahami tidak hanya seberapa cepat kantong obat-obatan ini berkembang secara individual, namun juga bagaimana mereka mulai menyatu, bersatu, dan melakukan penyerbukan silang satu sama lain. Semua kemajuan medis yang luar biasa dan perubahan besar yang dibahas sebelumnya tidak terjadi dalam ruang hampa. Mereka tidak tertutup satu sama lain, atau dari kemajuan lain yang terjadi di luar dunia kedokteran. Sebaliknya, banyak dari mereka yang bergabung dengan cara yang sangat sinergis, yang pada akhirnya semakin meningkatkan laju kemajuan medis secara keseluruhan.

Konvergensi pengobatan komputasi dan teknologi seluler yang sedang berlangsung adalah salah satu contoh nyata, yang terjadi pada dua skala berbeda. Pada tingkat pribadi, prosesor yang semakin kuat (serta komputasi awan) memungkinkan ponsel melakukan hal tersebut menyelesaikan tugas yang lebih kompleks – seperti mengenali pertumbuhan tahi lalat – yang dapat digunakan untuk tujuan medis tujuan. Pada tingkat kolektif, semua data medis yang kita hasilkan dengan ponsel cerdas dan sensor yang dapat dipakai dapat digunakan untuk mengungkap misteri medis dalam skala besar.

“Revolusi sebenarnya tidak datang dari memiliki gudang data medis yang aman dan mendalam di ponsel cerdas Anda,” kata Topol, direktur Scripps Translational Science Institute. “Ini berasal dari cloud, tempat kami dapat menggabungkan semua data individual kami. Ketika kumpulan data tersebut dikumpulkan, diintegrasikan, dan dianalisis dengan tepat, hal ini akan menawarkan potensi baru yang sangat besar pada dua tingkat – individu dan populasi secara keseluruhan. Setelah semua data kami yang relevan dilacak dan diproses dengan mesin untuk menemukan tren dan interaksi kompleks yang tidak dapat dideteksi oleh siapa pun, kami akan mampu mencegah banyak penyakit.”

Dan bukan hanya ponsel pintar dan pengobatan komputasi saja yang mengalami konvergensi. Beragam bidang dan teknologi berbeda hadir bersama-sama — termasuk namun tidak terbatas pada ilmu saraf, pengeditan gen, robotika, sel induk, pencetakan 3D, dan banyak lainnya.

Bahkan hal-hal yang tampaknya terpisah – seperti pengurutan DNA dan ilmu saraf – kini bersatu. Lihat saja bagaimana kita mendiagnosis sebagian besar kelainan otak saat ini. Bertahun-tahun yang lalu, mendiagnosis gangguan neurologis dan kejiwaan memerlukan prosedur invasif yang mahal seperti biopsi dan pemeriksaan tulang belakang – namun berkat teknik pengurutan DNA modern yang dikembangkan setelah Proyek Genom Manusia, kini kita dapat mendiagnosis penyakit yang sama dengan tes darah sederhana. tes. Dalam hal ini, pengetahuan kita tentang genetika membantu memajukan pengetahuan kita tentang ilmu saraf - dan memang seperti itu penyerbukan silang yang semakin banyak terjadi seiring dengan semakin majunya berbagai cabang kedokteran dan teknologi.

Membayar untuk kesehatan, bukan pengobatan

Masalahnya adalah, meskipun semua kemajuan medis dan teknologi saling berhubungan, keduanya juga terkait dengan hal-hal seperti politik, undang-undang, ekonomi, dan bahkan tradisi. Tidak semuanya bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi dari ilmu pengetahuan dan teknologi, sehingga kemajuan ilmu kedokteran kemungkinan akan terus berlanjut pada tingkat yang sangat tinggi semakin cepat, penting juga untuk diingat bahwa penerapan teknik medis baru mungkin tidak selalu terjadi dengan cepat.

Salah satu kendala besar yang menghalangi penerapannya adalah model biaya layanan yang saat ini digunakan oleh sebagian besar sistem layanan kesehatan. Dalam sistem seperti ini, dokter menerima pembayaran untuk setiap layanan yang mereka berikan — baik itu kunjungan ke kantor, tes, prosedur pembedahan, atau jenis layanan kesehatan lainnya. Model ini menimbulkan konflik kepentingan, karena memberi insentif pada penggunaan pengobatan, namun belum tentu menjaga kesehatan masyarakat.

Daniel Kraft, direktur eksekutif pendiri dan ketua Pengobatan Eksponensial di Singularity University, menjelaskan, masalah struktural ini secara efektif menghambat peralihan ke bidang medis yang lebih berteknologi maju praktik.

“Saya seorang dokter anak,” jelasnya, “jadi jika saya mendapat penghasilan dari merawat anak-anak yang menderita infeksi telinga, dan sekarang saya bisa memulangkan mereka dengan membawa sebuah aplikasi dan otoskop digital — tetapi saya tidak dapat menagihnya — saya tidak akan diberi insentif untuk menggunakan aplikasi yang lebih baru dan lebih efektif ini. teknologi."

Oto by CellScope menggunakan kamera ponsel cerdas Anda untuk mengintip ke dalam telinga bagian dalam dan mengirimkan gambar yang dihasilkan ke dokter. (Kredit: Lingkup Sel

Itu adalah masalah besar, namun tentunya bukan masalah yang tidak bisa diatasi. Satu hal yang mungkin akan mempercepat penerapan alat dan metode baru ini adalah peralihan ke apa yang disebut dengan “perawatan berbasis nilai.” Seperti yang dikatakan Kraft, “Dokter dalam sistem layanan kesehatan seperti ini akan dibayar untuk mempertahankan Anda lebih sehat. Insentif mereka adalah tidak memasukkan Anda ke rumah sakit setelah mereka mengeluarkan Anda, bukan untuk mendapatkan bayaran untuk melakukan lebih banyak prosedur atau biopsi atau resep.” Dalam sistem layanan kesehatan berbasis nilai, ia menjelaskan “dokter dan tim layanan kesehatan mungkin mendapatkan bonus jika pasien mendapatkannya angka gula darah yang lebih baik, atau kunjungan UGD yang lebih sedikit yang sebenarnya tidak diperlukan, atau tekanan darah mereka dipantau menggunakan tekanan darah yang terhubung belenggu."

Peralihan dari model layanan berbayar ke sistem perawatan berbasis nilai tidak mungkin terjadi dalam semalam — namun hal ini sedang terjadi. Sejumlah organisasi medis besar, seperti Kaiser Permanente dan The Mayo Clinic, sudah mulai merangkul model ini, dan semakin tersedianya teknologi pelacakan kesehatan modern semakin menekan peralihan ini lagi.

“Model data sedang berubah,” kata Kraft. “Sepuluh tahun dari sekarang, sebagian besar layanan kesehatan akan dibayar sesuai dengan hasilnya – bahkan beberapa layanan kesehatan perangkat, aplikasi, dan alat lainnya hanya akan dibayar jika berfungsi, bukan hanya karena resep dokter mereka. Jika hal tersebut merupakan bagian dari perawatan saya, dan saya diberikan penghargaan atas hasil yang lebih baik atau biaya perawatan kesehatan yang lebih rendah, kemungkinan besar saya akan menggunakan alat-alat yang lebih baru dan berteknologi tinggi ini.”

Ada apa lagi?

Jadi ingatlah laju kemajuan eksponensial di bidang-bidang seperti penyuntingan gen, penyerbukan silang di berbagai bidang, dan hambatan yang ada. menghalangi kita untuk mengadopsi teknologi baru secepat kemajuannya — perubahan apa yang bisa kita harapkan terjadi dalam bidang kedokteran dalam 10 tahun ke depan? bertahun-tahun?

Bisa dibilang, jawaban yang paling mudah dicerna untuk pertanyaan ini datang dari Dr. Leroy Hood dan idenya tentang pengobatan P4, yang mana P berarti: prediktif, preventif, personal, dan partisipatif.

Selama dekade berikutnya, ilmu kedokteran akan semakin bersifat prediktif. Seiring dengan semakin banyaknya orang yang memanfaatkan kemampuan mereka untuk mencatat dan melacak data kesehatan, dan seiring dengan semakin luasnya cakupan data tersebut kemampuan kita untuk menganalisis data semakin kuat, kita akan mampu mencegah berbagai macam hal penyakit. Saat ini, kami memiliki aplikasi yang dapat memberi tahu Anda kapan tahi lalat berisiko menjadi melanoma ganas. Besok, kita akan memiliki aplikasi yang menganalisis pola gaya berjalan untuk menemukan tanda-tanda awal Multiple Sclerosis, atau melihat kembali pola berjalan Anda. kebiasaan makan selama tiga tahun terakhir dan memberi tahu Anda (tentu saja dengan pemberitahuan ramah) bahwa Anda berada di jalur yang tepat diabetes.

Kemampuan prediktif ini tentu saja juga didasarkan pada gagasan bahwa kedokteran akan semakin partisipatif dalam beberapa tahun mendatang. Seiring kemajuan teknologi, pasien akan berperan lebih aktif dalam layanan kesehatan mereka sendiri, berkolaborasi dengan dokter, bukan hanya menerima perintah.

“Dalam 10 tahun,” kata Kraft, “Saya berharap Anda sudah mengunggah tanda-tanda vital terbaru Anda — dari jam tangan, atau kasur, atau pembaca tekanan darah Anda, atau pengukur glukosa Anda — ke dalam rekam medis elektronik Anda, yang dimiliki tim medis Anda akses ke. Dan mudah-mudahan itu berarti tim medis Anda tidak perlu memperhatikan tanda-tanda vital, tetapi ketika ada sesuatu yang tidak beres dan sebagainya mesin dan 'predicatlyitcs' merasakan adanya masalah, tim layanan kesehatan Anda — atau avatar digital — dapat menghubungi Anda lebih awal. Saya berharap lebih banyak pasien yang lebih berdaya untuk menjadi, jika bukan CEO kesehatan mereka sendiri, setidaknya menjadi COO — sehingga mereka memantau kesehatan mereka dengan cara yang lebih cerdas dan menjadi co-pilot dalam perawatan mereka dibandingkan hanya menunggu untuk mendengar apa yang harus dilakukan dan apa yang harus dilakukan. reaktif.”

Pada akhirnya, peralihan ke sistem pengobatan yang lebih partisipatif, personal, dan prediktif akan meningkatkan kemampuan kita untuk mencegah terjadinya penyakit. Jika gelang pelacak diet Anda dapat disinkronkan dengan kulkas pintar Anda dan menentukan bahwa Anda telah mengonsumsi makanan dengan jumlah natrium yang tinggi, Anda Asisten kesehatan digital bertenaga AI mungkin merekomendasikan perubahan pola makan yang, dalam jangka panjang, akan membantu Anda menghindari penyakit jantung selama bertahun-tahun Nanti.

Kedengarannya lucu untuk mengatakannya, tetapi jika kita terus melanjutkan tren yang ada saat ini, masa depan dunia kedokteran mungkin akan menjadi masa depan di mana kita tidak perlu minum obat.