Medicinos ateitis: kamieninės ląstelės, genų technologija, pritaikyta DNR

2008-ųjų vasarą ant rankos pastebėjau apgamą, kuris, rodos, didėja.

Vis dėlto buvo sunku pasakyti. Nebuvau tikras, ar jis iš tikrųjų išaugo, ar aš tiesiog išsigandau ir be jokios priežasties esu hipochondrikas, todėl nusprendžiau jį patikrinti. Tam reikėjo paskambinti į kliniką, susitarti dėl susitikimo, palaukti kelias dienas ir važiuoti į gydytojo kabinetą. Kai buvau ten, moteris, turinti daugiau nei aštuonerius metus specializuoto medicinos išsilavinimo, ilgai ir sunkiai žiūri į apgamą ir uždavė man daugybę klausimų apie tai, bet kai viskas buvo pasakyta ir padaryta, ji neturėjo galutinio atsakymo aš. Vietoj to, ji tiesiog nukreipė mane pas kitą gydytoją, kuris turėjo daugiau patirties su melanoma, ir visas procesas prasidėjo iš naujo.

Tai baigėsi nieko, bet antrasis gydytojas liepė man tai stebėti, kad būtų saugu. Pasukite aštuonerius metus į priekį, ir aš vis dar stebiu tai, bet mano metodai tapo šiek tiek sudėtingesni. Dabar kas kelis mėnesius traukiu a

išmanusis telefonas iš kišenės paleiskite programą, vadinamą SkinVision, ir nufotografuokite apgamą. Per kelias sekundes programa naudoja pažangius vaizdų atpažinimo algoritmus, kad analizuotų formą, dydį ir spalvą paveiktą zoną, tada palygina ją su visomis anksčiau darytomis nuotraukomis, kad įvertintų savo riziką melanoma.

Technologijų pagalba tai, kas kažkada užtruko dvi savaites ir kelis vizitus pas gydytoją, dabar gali būti atlikta per trumpesnį laiką, nei man prireikė užsirišti batus. Vis dar gąsdinau, kad tokiai radikaliai transformacijai prireikė mažiau nei dešimtmečio, todėl dabar kiekvieną kartą paleidęs programą negaliu susimąstyti, kokią pažangą išvysime per ateinantį dešimtmetį.

Kaip atrodys medicina po dešimties metų? Ar mus operuos chirurgai robotai, pagal poreikį auginsime naujus organus ir gersime stebuklingas tabletes, kurios palengvina visus mūsų negalavimus? Ar mirtiniausios pasaulio ligos bus išgydytos, ar išsiaiškinsime, kaip joms užkirsti kelią, kol jos dar neatsitiks? Nesunku spėlioti, kas nutiks tolimoje ateityje, bet kaip bus netolimoje ateityje? Kokie nuostabūs dalykai bus įmanomi – realiai – 2026 m.?

Norėdami suprasti, pirmiausia turite atsigręžti į tektoninius poslinkius, įvykusius per pastaruosius 10 metų ir kurie tęsis ateityje. Štai kaip per pastarąjį dešimtmetį technologijos radikaliai pakeitė mediciną, ir pažvelkite į nuostabias pažangas, kurios ateis per ateinantį dešimtmetį.

Sveikatos internetas

2006 metais niekas kišenėje neturėjo išmaniojo telefono. Belaidis internetas buvo vos gimęs, „iPhone“ dar nebuvo išleistas, o „dėvimos technologijos“ dar net nebuvo populiariosios kalbos dalis. Praėjo tik 10 metų, ir visi šie dalykai išsivysčiusiame pasaulyje yra beveik visur.

Kitaip nei bet kuriuo kitu žmonijos istorijos laikotarpiu, dabar žmonės vaikšto su jutikliais nusagstytais, prie interneto prijungtais kompiuteriais, daugiau ar mažiau pritvirtintais prie kūno. Šie kompiuteriai leidžia mums ne tik pasiekti sveikatos informacijos pasaulį, kai tik jos reikia, bet ir stebėti mūsų asmeninę sveikatą precedento neturinčiais naujais būdais.

Netgi pigus išmanusis telefonas gali patikrinti širdies ritmą, suskaičiuoti nueitų žingsnių skaičių ar stebėti miego kokybę naktį. Jei jums reikia kažko pažangesnio, taip pat yra daugybė priedų, kurie gali paversti jūsų mobilųjį įrenginį beveik bet kokiu medicinos įrankiu, kurio jums gali prireikti. A išmaniuoju telefonu varomas otoskopas gali diagnozuoti ausų infekcijas, a išmanusis stetoskopas gali nustatyti neįprastus širdies ritmus ir a prie išmaniojo telefono prijungtas molekulinis spektrometras gali pasakyti cheminę bet kokio maisto ar tablečių sudėtį. Ir tai tik keletas.

Ši neįtikėtina programų, jutiklių ir informacijos gausa jau pradėjo didelį posūkį nuo tradicinės medicinos praktikos.

„Iš esmės tai, ką matome, yra žmonių skaitmeninimas“, – sako gydytojas Erikas Topolas, kardiologas ir Scripps vertimo mokslo instituto direktorius. „Visos šios naujos priemonės suteikia jums galimybę iš esmės kiekybiškai įvertinti ir skaitmeninti kiekvieno žmogaus medicininę esmę. Ir kadangi pacientai didžiąją dalį šių duomenų generuoja patys, nes jų išmanieji telefonai yra medicininiai, jie užima pagrindinę vietą, o ne gydytoją. Ir su išmaniaisiais algoritmais, padedančiais interpretuoti savo duomenis, jie, jei nori, gali išsilaisvinti iš uždaro tradicinės sveikatos priežiūros pasaulio.

Žvelgdamas į ateitį, Topol mano, kad išmanieji telefonai radikaliai pakeis žmonių gydytojų vaidmenį sveikatos priežiūros sistemoje. „Šios priemonės gali sumažinti mūsų skaičių gydytojų, sumažinti išlaidas, pagreitinti priežiūros tempą ir suteikti daugiau galios pacientams“, – aiškina jis. „Kadangi pacientai generuoja daugiau medicininių duomenų ir apdoroja kompiuteriais, daugelis medicinos diagnostikos ir stebėjimo aspektų nukryps nuo gydytojų. Pacientas pradės prisiimti atsakomybę, pirmiausia kreipdamasis į gydytojus dėl gydymo, patarimų, išminties ir patirties. Šie gydytojai nerašys įsakymų; jie duos patarimų“.

Medicina, susipažink su informatika

Kompiuteriai turi ilgą istoriją medicinos srityje. Ligoninės juos naudojo medicininiams įrašams ir pacientams stebėti nuo šeštojo dešimtmečio, tačiau kompiuterinė medicina, ty Kompiuteriniai modeliai ir sudėtinga programinė įranga, padedanti išsiaiškinti, kaip vystosi liga – buvo tik palyginti trumpą laiką laikas. Tik praėjusį dešimtmetį, kai kompiuteriai tapo drastiškai galingesni ir prieinamesni, kompiuterinės medicinos sritis iš tikrųjų pradėjo kilti.

2005 m. įkurto Johnso Hopkinso universiteto Kompiuterinės medicinos instituto direktorius daktaras Raimondas Winslowas sako, kad pastaraisiais metais „šia sritis sprogo. Yra visiškai nauja žmonių bendruomenė, kuri mokosi matematikos, informatikos ir inžinerijos, taip pat jie yra mokomi biologijos. Tai leidžia jiems suteikti visiškai naują požiūrį į medicininę diagnostiką ir gydymą.

Dabar, užuot tiesiog galvosėję dėl sudėtingų medicininių klausimų, turėdami ribotą žmogaus protą, pradėjome įtraukti mašinų pagalba išanalizuoti didžiulius duomenų kiekius, atpažinti modelius ir daryti prognozes, kurių negalėtų net joks žmogus suvokti.

„Žvelgti į ligą per tradicinės biologijos objektyvą yra tarsi bandymas surinkti labai sudėtingą dėlionę iš daugybės dalių“, - aiškina Winslow. „Rezultatas gali būti labai neišsamus vaizdas. Kompiuterinė medicina gali padėti pamatyti, kaip dėlionės dalys dera tarpusavyje, kad susidarytų visapusiškesnis vaizdas. Galbūt niekada neturėsime visų trūkstamų dalių, bet galiausiai turėsime daug aiškesnį vaizdą apie tai, kas sukelia ligą ir kaip ją gydyti.

Per gana trumpą laiką kompiuterinė medicina buvo panaudota kai kuriems neįtikėtiniems dalykams pasiekti – pvz., tiksliai nustatyti gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio, kiaušidžių vėžio ir daugelio širdies ir kraujagyslių ligų genų ir baltymų žymenis. ligų.

Pastaruoju metu ši sritis netgi pradėjo plėstis už ligų modeliavimo ribų. Bėgant metams plečiantis mūsų skaičiavimo galioms, išsiplėtė ir būdai, kuriais mokslininkai naudoja šias galias. Dabar mokslininkai naudoja tokias technologijas kaip giluminio mokymosi algoritmai ir dirbtinis intelektas, kad gautų informaciją iš šaltinių, kurie kitu atveju yra nenaudingi arba neprieinami.

Pavyzdžiui, daktarą Gunnarą Rätcshą iš Memorial Sloan Kettering vėžio centro. Jis ir jo komanda neseniai naudojo skaičiavimus, kad išskleistų vėžio paslaptis visiškai neįprastu būdu. Užuot sukūrę ligos modelį, kad suprastų ją biologiniu lygmeniu, Rätcsh ir jo komanda sukūrė dirbtinai protinga programinė įranga, galinti perskaityti ir suprasti šimtus milijonų gydytojų pateiktų pranešimų Pastabos. Palyginus šias pastabas ir analizuojant ryšį tarp paciento simptomų, ligos istorijos, gydytojų stebėjimų ir skirtingų gydymo kursų, programa sugebėjo rasti sąsajų ir asociacijų, kurių gydytojai žmonės galėjo neturėti pastebėjo.

„Žmogaus protas yra ribotas, – aiškina Rätschas, – todėl reikia naudoti statistiką ir kompiuterių mokslą.

Ir Ratschas nėra vienintelis, galvojantis už langelio ribų. Turėdami galingus naujus kompiuterius, daugybę naujų duomenų ir daugybę naujų protingų metodų, mokslininkai kuria visiškai skirtingus būdus, kaip spręsti sudėtingas medicinines problemas.

Pavyzdžiui, mokslininkai neseniai sukūrė mašininio mokymosi algoritmą, kuris seka ligų plitimą, ieškodamas „Twitter“ tinkle geografiškai pažymėtų pranešimų apie ligą. Analizuodami šiuos duomenis epidemiologai gali tiksliau numatyti, kur gali plisti virusai, tokie kaip gripas, o tai padeda sveikatos apsaugos pareigūnams veiksmingiau naudoti vakcinas.

Kitame tyrime mokslininkai išmokė dirbtinį neuroninį tinklą, kad atpažintų MRT skenavimo modelius, o tai galiausiai lėmė sistema, galinti ne tik aptikti Alzheimerio ligą, bet ir numatyti, kada liga gali pasireikšti šiaip sveikam žmogui kantrus.

Taip pat turime algoritmų, kurie gali diagnozuoti depresiją ir nerimą analizuodami savo kalbos šablonus ir net prognozuoti Ebolos plitimą analizuojant užsikrėtusių šikšnosparnių migracijos aktyvumą. Ir sąrašas tęsiasi. Tai tik keli didesnės tendencijos pavyzdžiai. Šiuo metu kompiuterija įsiveržė į daugybę skirtingų medicinos profesijų ir toliau skleis pirštus, kol pasieks visus medicinos tyrimų ir praktikos kampelius.

Genų redagavimas

Bet kokios diskusijos apie svarbiausius per pastaruosius 10 metų įvykusius pasiekimus būtų apgailėtinai neišsamios, nepaminėjus CRISPR-Cas9. Ši vienintelė technika yra neabejotinai vienas didžiausių mūsų laikų laimėjimų ir turės didelį poveikį medicinos ateičiai.

Nežinantiems žmonėms CRISPR-Cas9 yra genomo redagavimo technika, leidžianti mokslininkams redaguoti genus precedento neturinčiu tikslumu, efektyvumu ir lankstumu. Jis buvo sukurtas 2012 m. ir nuo to laiko perbėgo per biologijos sritį kaip gaisras.

Akronimas CRISPR reiškia Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Tai tikriausiai jums nereiškia daug, nebent esate biologas, bet trumpai tariant, tai reiškia prisitaikantį imunitetą sistema, kurią mikrobai naudoja gindamiesi nuo įsiveržusių virusų, registruodami ir nukreipdami savo DNR sekos. Prieš kelerius metus mokslininkai suprato, kad šią techniką galima panaudoti paprasta ir patikima redaguoti beveik bet kurio organizmo genomą gyvose ląstelėse.

Tiesą sakant, CRISPR nėra pirmasis kada nors sukurtas genomo redagavimo įrankis. Anksčiau mokslininkai galėjo redaguoti genus naudodami tokius procesus kaip TALENS ir cinko pirštų nukleazės. Tačiau šie ankstesni metodai nepalaiko CRISPR paprastumo. Abu reikalauja, kad mokslininkai sukurtų individualius baltymus kiekvienam DNR taikiniui – tai procesas, kuriam reikia daug daugiau laiko ir pastangų nei palyginti paprastas RNR programavimas, kurį naudoja CRISPR.

„Mes galėjome atlikti visus šiuos genų inžinerijos dalykus anksčiau“, – aiškina biohakeris ir biologas Josiah Zayneris, „bet ankstesni dalykai, kuriuos žmonės naudojo, pvz., cinko pirštų nukleazės ir TALENS, turėjo būti sukurti naudojant baltymą lygiu. Taigi, jei norėtumėte ką nors sukurti tam tikram genui, jums prireiktų šešių mėnesių, kad sukurtumėte baltymus, kurie surištų DNR. Naudodamas CRISPR, jei noriu atlikti naują CRISPR eksperimentą, galėčiau prisijungti prie interneto, apsilankyti vienoje iš šių DNR sintezės įmonių, užsisakyti 100 skirtingų dalykų ir rytoj galėčiau atlikti savo eksperimentus. Taigi nuo šešių mėnesių iki, gerai – kai kurios iš šių kompanijų dabar pristato per naktį – taigi galite atlikti ne tik 100 kartų daugiau tyrimų, bet ir 100 kartų greičiau nei anksčiau.

Paprasčiau tariant, CRISPR sumažino kai kurias didžiausias kliūtis DNR tyrinėtojams visame pasaulyje. Dabar užtvaros yra atviros ir bet kas gali redaguoti genus.

Per dešimtmetį iki CRISPR-Cas9 technikos sukūrimo CRISPR mokslinėse publikacijose paminėtas vos 200 kartų. Vien 2014 m. šis skaičius išaugo trigubai, ir nematome jokių ženklų, kad greitu metu sulėtės.

Vien per pastaruosius dvejus metus mokslininkai sėkmingai panaudojo CRISPR inžinieriams pasėliai, kurie yra atsparūs tam tikroms grybelinėms ligoms, išnaikinti ŽIV-1 iš užkrėstų pelių ląstelių ir netgi atlikti visapusišką genomo inžineriją.

Ir tai tik pradžia. Kai rašau šiuos žodžius, iš tikrųjų vyksta pirmieji genų redagavimo bandymai su žmonėmis. Rugpjūčio mėnesį Kinijos mokslininkų grupė mėgins gydyti vėžiu sergantį pacientą, jam suleis CRISPR-Cas9 metodu modifikuotų ląstelių. Tiksliau sakant, komanda planuoja paimti baltųjų kraujo kūnelių iš pacientų, turinčių tam tikro tipo plaučius vėžį, redaguokite tas ląsteles taip, kad jos užpultų vėžį, ir tada vėl įtraukite jas į paciento organizmą kūnas. Jei viskas vyks taip, kaip planuota, sukurtos ląstelės medžios ir žudys vėžines ląsteles, o pacientas visiškai pasveiks.

Daugybė sėkmingų bandymų su gyvūnais rodo, kad CRISPR turi didžiulį potencialą gydant žmonių ligas. Tačiau neabejotinai didžiausia CRISPR privalumas yra ne tai, kad jis toks paprastas ir efektyvus, o tai, kad technika tapo tokia prieinama, kad ją gali naudoti visi.

Šiuo metu Kalifornijoje pradėjus biotechnologijų tiekimą, kiekvienas, turintis 140 USD, gali gauti a „pasidaryk pats“ CRISPR rinkinį ir pradėkite atlikti pagrindinius genų redagavimo eksperimentus tiesiog virtuvėje skaitiklis. Zayneris, bendrovės įkūrėjas, tikisi, kad šių įrankių padavimas į piliečių mokslininkų rankas labai padidins mūsų kolektyvines žinias apie DNR.

„Yra tiek daug žmonių, turinčių visas šias žinias, įgūdžius, kūrybiškumą ir gebėjimus, kurie nėra naudojami“, – sakė Zayneris. „Kažkur skaičiau, kad šiuo metu pasaulyje yra daugiau nei 7 milijonai kompiuterių programuotojų mėgėjų – tai yra beprotiška, kai pagalvoji, kad 1970 m. jų vos užteko garažui užpildyti. Tačiau kalbant apie genų inžineriją ir DNR, mes su šiais dalykais dirbome ilgiau arba bent jau taip Kol kompiuteriai egzistuoja, tačiau tuo užsiima tik keli tūkstančiai mokslininkų mėgėjų eksperimentai. Štai ką aš noriu pakeisti. Kur būtų mūsų medicinos pasaulis, jei būtų 7 milijonai biologų mėgėjų?

Atkuriamoji medicina auga

1981 m. du JK mokslininkai padarė didžiulį proveržį. Pirmą kartą jiems pavyko auginti embrionines kamienines ląsteles laboratorijoje. Kamieninės ląstelės – ląstelinis glaistas, iš kurio gaminami visi kūno audiniai – turi beveik begalinį sąrašą galimų pritaikymų medicinoje, ir nuo pat jų atradimo mokslininkai dainuoja savo giria. Daugelį metų mums buvo sakoma, kad kamieninių ląstelių tyrimai atvers ateitį, kurioje galėsime atauginti audinius, organus ir net visas galūnes. Tačiau, nors mes jau seniai žinojome apie jų potencialą, tik neseniai supratome, kaip iš tikrųjų panaudoti kamienines ląsteles savo kolektyviniam pranašumui.

Reikalas tas, kad pakeliui atsitrenkėme į kelias kliūtis. Po to, kai 1981 m. pirmą kartą buvo auginamos pelių kamieninės ląstelės, mokslininkams prireikė dar 18 metų, kad sėkmingai išskirtų žmogaus embrionines kamienines ląsteles ir išaugintų jas laboratorijoje. Kai tai pagaliau atsitiko, tai buvo visuotinai priimtas kaip didžiulis pasiekimas, tačiau šios naujos technologijos reguliavimo institucijos nesutiko išskėstomis rankomis.

2001 m. Busho administracija apribojo žmogaus kamieninių ląstelių tyrimų finansavimą JAV, remdamasi tuo, kad kamieninių ląstelių kūrimas ląstelėms reikėjo sunaikinti žmogaus embrioną (diskusijos apie abortus ir tai, kur prasideda ar neprasideda gyvybė, buvo labai populiarios laikas). Tai nesustabdė pažangos kitose pasaulio vietose. 2006 m. japonų mokslininkas, vardu Shinya Yamanaka, sukūrė į embrioną panašių ląstelių gamybos būdą. iš suaugusių ląstelių – taip išvengiama būtinybės sunaikinti embrioną, kad būtų galima naudoti universalų stiebą ląstelės.

Nuo to laiko kamieninių ląstelių tyrimai augo kaip, gerai, kamieninės ląstelės. Praėjus trejiems metams po Yamanakos pluripotentinių kamieninių ląstelių sprendimo 2006 m., Obamos administracija panaikino Busho administracijos 2001 m. finansavimo apribojimus, taikomus kamieninių ląstelių tyrimams. Staiga atsivėrė užtvarai, ir nuo to laiko praktiškai kiekvienais metais pastebimas koks nors didelis regeneracinės medicinos proveržis.

2010 m. pirmą kartą mokslininkai panaudojo žmogaus embriono kamienines ląsteles, kad gydytų žmogų, patyrusį nugaros smegenų pažeidimą. 2012 metais jie buvo sėkmingai panaudoti a skirtingas teismo procesas gydyti moterį, sergančią su amžiumi susijusia geltonosios dėmės degeneracija. O proveržiai tik ateina. Iki šiol su kamieninėmis ląstelėmis susiję gydymo būdai buvo naudojami (arba yra tiriami) sergant diabetu, Parkinsono liga, Alzheimerio liga, trauminio smegenų pažeidimo taisymas, dantų ataugimas, klausos atstatymas, žaizdų gijimas ir netgi tam tikro mokymosi gydymas negalia.

Per pastaruosius porą metų mokslininkai netgi pradėjo tyrinėti būdus, kaip naudoti kamienines ląsteles kartu su priedų gamybos metodai – dėl to atsirado pažangiausia technika, žinoma kaip 3D biospausdinimas. Naudodami 3D spausdintuvus kurdami pastolius, ant kurių būtų galima sodinti kamienines ląsteles, mokslininkai padarė didelę pažangą augindami naujas galūnes, audinius ir organus už žmogaus kūno ribų. Tikimės, kad vieną dieną pasieksime tašką, kai galėsime spausdinti atsargines dalis šiose mašinose ir tada persodinti juos vėliau, taip sumažindami arba visiškai panaikindami mūsų priklausomybę nuo organų, galūnių ir audinių donorų. Šiuo metu ši technika dar tik pradeda formuotis, tačiau tai taip pat puikus pavyzdys, kaip patinka gamtos mokslai biologija gali susilieti su technologijų raida, vykstančia už tradicinių ribų, ir gauti naudos iš jos vaistas.

Neurologijos aukso amžius

2014 m., kai garsus fizikas ir futuristas Michio Kaku garsiai konstatuota kad „per pastaruosius 10–15 metų mes sužinojome daugiau apie mąstančias smegenis nei per visą žmonijos istoriją“, – jis neištempė tiesos. Mėsingas elektra pulsuojančių neuronų pluoštas mūsų kaukolėse šimtmečius glumino mokslininkus, bet daugiausia dėl pažanga skaičiavimo, jutimo ir vaizdo gavimo technologijose, mūsų supratimas apie žmogaus smegenis pastaraisiais metais labai išsiplėtė. metų.

Per pastaruosius kelis dešimtmečius sukurta daugybė naujų vaizdo gavimo ir skenavimo technologijų leido mokslininkams stebėti smegenis kaip niekada anksčiau. Dabar gyvose smegenyse galime pamatyti mintis, emocijas, karštąsias vietas ir negyvąsias zonas, o tada pradėti šių minčių iššifravimo procesą naudodami galingus kompiuterius.

Tai turi didžiulį poveikį medicinos ateičiai. Psichikos ligos ir neurologiniai sutrikimai yra pagrindinė negalios priežastis JAV ir daugelyje kitų išsivysčiusių šalių. Nacionalinio psichikos ligų aljanso duomenimis, maždaug 1 iš 5 žmonių kenčia nuo kokių nors psichikos sveikatos problemų. Tačiau dėl daugybės naujų technologijų, kurios buvo įgyvendintos per pastarąjį dešimtmetį, mes greitai išmokstame gydyti viskas nuo neurodegeneracinių ligų, tokių kaip Alzheimerio liga ir ALS, iki sudėtingesnių ligų, tokių kaip autizmas ir šizofrenija.

Vienas ypač daug žadantis įvykis, kuris neseniai pasirodė, yra optogenetikos atsiradimas - technika, leidžianti mokslininkams šviesa įjungti arba išjungti atskirus neuronus. Prieš tobulinant šį metodą, standartinės neuroninių tinklų aktyvinimo ar nutildymo procedūros buvo gana neapdorotos. Pavyzdžiui, mokslininkai įterptų, kuri neuronų grupė padeda pelėms naršyti labirintuose elektrodus tiesiai į pelės smegenų audinį, šiek tiek sujudinkite ir stimuliuoja tūkstančius neuronų tuo metu. Šis metodas buvo gana netikslus, todėl naudingų duomenų rinkimas buvo gana sunkus, tačiau naudojant optogenetiką, mokslininkai dabar gali įterpti šviesai jautrias molekules. specifines smegenų ląsteles ir manipuliuoti jomis individualiai, todėl daug lengviau nustatyti neurono (arba neuronų tinklo) vaidmenį elgesyje, emocijose ar liga.

Neurologai visame pasaulyje dabar priėmė šią techniką. „Per pastarąjį dešimtmetį šimtai tyrimų grupių naudojo optogenetiką, kad sužinotų, kaip įvairūs neuronų tinklai prisideda prie elgesio, suvokimas ir pažinimas“, – sako Edas Boydenas, Masačusetso technologijos instituto biologinės inžinerijos profesorius ir vienas iš jų išradėjų. optogenetika. „Ateityje optogenetika leis mums iššifruoti, kaip įvairios smegenų ląstelės sukelia jausmus, mintis ir judesius, taip pat kaip jos gali suklysti ir sukelti įvairius psichikos sutrikimus.

Taškų sujungimas

Apskritai, pastarieji 10 metų buvo medicinos pažangos sūkurys, tačiau norint suprasti, kaip medicina gali tobulėti per ateinančius 10 metų, svarbu suprasti ne tik tai, kaip greitai šios medicinos kišenės pažengė į priekį, bet ir kaip jos pradeda susilieti, susijungti ir kryžmiškai apdulkinti viena kitą. Visi neįtikėtini medicinos pasiekimai ir pagrindiniai pokyčiai, aptarti anksčiau, neegzistuoja vakuume. Jie nėra atskirti vienas nuo kito ar kitų pažangų, vykstančių už medicinos pasaulio ribų. Vietoj to, daugelis jų susilieja labai sinergiškai, o tai galiausiai dar labiau padidina bendrą medicinos pažangos tempą.

Nuolatinis kompiuterinės medicinos ir mobiliųjų technologijų konvergencija yra vienas akivaizdus pavyzdys, vykstantis dviem skirtingais masteliais. Asmeniniu lygmeniu vis galingesni procesoriai (taip pat ir debesų kompiuterija) leidžia mobiliesiems telefonams atlikti sudėtingesnes užduotis, pavyzdžiui, atpažinti apgamo augimą, kurios gali būti naudojamos medicinoje tikslai. Kolektyviniu lygmeniu visi medicininiai duomenys, kuriuos sukuriame naudodami savo išmaniuosius telefonus ir nešiojamus jutiklius, gali būti naudojami didžiulio masto medicininėms paslaptims atskleisti.

„Tikroji revoliucija kyla ne iš savo saugios, išsamios medicininės duomenų saugyklos savo išmaniajame telefone“, – sako Topol, Scripps Translational Science Institute direktorius. „Jis ateina iš debesies, kur galime sujungti visus savo individualius duomenis. Kai šis duomenų srautas bus tinkamai surinktas, integruotas ir analizuojamas, jis suteiks didžiulį naują potencialą dviem lygmenimis – individo ir visos populiacijos. Kai visi svarbūs mūsų duomenys bus stebimi ir apdorojami mašininiu būdu, siekiant nustatyti sudėtingas tendencijas ir sąveikas, kurių niekas negalėtų aptikti vienas, galėsime užkirsti kelią daugeliui ligų.

Taip pat susilieja ne tik išmanieji telefonai ir kompiuterinė medicina. Susijungia daugybė skirtingų sričių ir technologijų – įskaitant, bet neapsiribojant, neuromokslą, genų redagavimą, robotiką, kamienines ląsteles, 3D spausdinimą ir daugybę kitų.

Netgi dalykai, kurie iš pažiūros yra šiek tiek atskiri, pavyzdžiui, DNR sekos nustatymas ir neuromokslas, susilieja. Tiesiog pažiūrėkite, kaip dabar diagnozuojame daugumą smegenų sutrikimų. Prieš daugelį metų diagnozuojant neurologinius ir psichikos sutrikimus reikėjo brangių, invazinių procedūrų, tokių kaip biopsijos ir stuburo bakstelėjimai, tačiau Šiuolaikiniai DNR sekos nustatymo metodai, sukurti po Žmogaus genomo projekto, dabar galime diagnozuoti tas pačias ligas paprastu krauju. bandymas. Šiuo atveju mūsų žinios apie genetiką padėjo patobulinti mūsų žinias apie neurologijos mokslą – ir tai yra būtent tokia kryžminio apdulkinimo, kuris vyksta vis dažniau, nes įvairios medicinos ir technologijų šakos tampa vis pažangesnės.

Mokėti už sveikatą, o ne gydymą

Reikalas tas, kad kaip visos šios medicinos ir technologijų pažangos yra tarpusavyje susijusios, jos taip pat yra nepaaiškinamai susijusios su tokiais dalykais kaip politika, teisės aktai, ekonomika ir net tradicijos. Ne viskas vyksta nepaprastai dideliu mokslo ir technologijų tempu, todėl tikėtina, kad medicinos pažanga tęsis vis spartesnis tempas, taip pat svarbu atminti, kad naujų medicinos metodų įgyvendinimas ne visada gali įvykti kaip greitai.

Viena ypač didelių kliūčių, trukdančių įgyvendinti, yra dabartinis apmokestinimo už paslaugą modelis, naudojamas daugumoje sveikatos priežiūros sistemų. Pagal tokią sistemą gydytojai gauna apmokėjimą už kiekvieną suteiktą paslaugą – ar tai būtų apsilankymas kabinete, tyrimas, chirurginė procedūra ar bet kokia kita sveikatos paslauga. Šis modelis sukuria tam tikrą interesų konfliktą, nes skatina naudoti gydymą, o tai nebūtinai palaiko žmonių sveikatą.

Dr. Daniel Kraft, Singularity universiteto vykdomasis direktorius ir Eksponentinės medicinos pirmininkas, paaiškina, ši struktūrinė problema veiksmingai atgraso nuo perėjimo prie technologiškai pažangesnės medicinos praktikos.

„Aš esu pediatras, – paaiškina jis, – taigi, jei uždirbsiu dalį pinigų, matydamas vaikus, sergančius ausų uždegimu, dabar galiu išsiųsti juos namo su programėlė ir skaitmeninis otoskopas – bet aš negaliu už tai atsiskaityti – nebūsiu skatinamas naudoti šį naujesnį, efektyvesnį technologija“.

Tai didelė problema, bet tikrai ne ta, kurios negalima įveikti. Vienas dalykas, kuris greičiausiai paspartins šių naujų įrankių ir metodų pritaikymą, yra perėjimas prie to, kas žinoma kaip „Verte pagrįsta priežiūra“. Kaip sako Kraftas: „Tokios sveikatos priežiūros sistemos gydytojai gautų atlyginimą, kad išlaikytų jus sveikesni. Jų paskata būtų neleisti jums patekti į ligoninę, kai jus išrašys, o ne gauti atlyginimą už daugiau procedūrų, biopsijų arba receptai“. Vertėmis pagrįstoje sveikatos priežiūros sistemoje jis paaiškina, kad „gydytojai ir sveikatos priežiūros komandos gali gauti premijas, kai pacientai geresnis cukraus kiekis kraujyje arba mažesnis ER apsilankymų, kurie buvo nereikalingi, arba jų kraujospūdis stebimas naudojant prijungtą kraujospūdį rankogaliai“.

Tikėtina, kad perėjimas nuo dabartinio apmokestinimo už paslaugą modelio prie vertybėmis pagrįstos priežiūros sistemos neįvyks per vieną naktį, bet tai vyksta. Keletas didelių medicinos organizacijų, tokių kaip Kaiser Permanente ir The Mayo Clinic, pradėjo dirbti šis modelis, o didėjantis šiuolaikinių sveikatos stebėjimo technologijų prieinamumas spaudžia pamainą vis labiau ir daugiau.

„Duomenų modeliai keičiasi“, – sako Kraftas. „Po dešimties metų didžioji dalis sveikatos priežiūros paslaugų bus apmokama pagal rezultatus – net kai kurios medicininės už įrenginius, programėles ir kitus įrankius bus mokama tik tada, kai jie dirbo, o ne tik dėl to, kad gydytojas paskyrė juos. Jei tai yra mano priežiūros dalis ir esu apdovanotas už geresnius rezultatus ar mažesnes sveikatos priežiūros išlaidas, daug labiau tikėtina, kad naudosiu šias naujesnes, aukštųjų technologijų priemones.

Kas yra už kampo?

Taigi, turint omenyje eksponentinį pažangos tempą tokiose srityse kaip genų redagavimas, skirtingų laukų kryžminis apdulkinimas ir kliūtys neleisti mums pritaikyti naujų technologijų taip greitai, kaip jos tobulėja – kokių pokyčių turėtume tikėtis medicinoje per ateinančius 10 metų?

Galima teigti, kad lengviausiai suprantamas atsakymas į šį klausimą gaunamas iš daktaro Leroy'aus Hudo ir jo idėjos apie P4 mediciną, kurioje P reiškia: nuspėjamasis, prevencinis, personalizuotas ir dalyvaujantis.

Per ateinantį dešimtmetį medicina taps vis labiau nuspėjama. Kadangi vis daugiau žmonių naudojasi savo galimybėmis įrašyti ir sekti sveikatos duomenis, o tų duomenų apimtis plečiasi ir mūsų gebėjimas analizuoti tuos duomenis tampa vis stipresnis, galėsime užbėgti už akių daugeliui skirtingų ligų. Šiandien turime programėlę, kuri gali pasakyti, kada apgamui gresia piktybinė melanoma. Rytoj turėsime programų, kurios analizuos eisenos modelius, kad surastų ankstyvuosius išsėtinės sklerozės požymius arba peržiūrėtų mitybos įpročius per pastaruosius trejus metus ir praneškite (žinoma, draugišku pranešimu), kad ketinate diabetas.

Šie nuspėjamieji gebėjimai, žinoma, taip pat pagrįsti idėja, kad per ateinančius kelerius metus medicina taps vis labiau dalyvaujama. Tobulėjant technologijoms, pacientai aktyviau prisidės prie savo sveikatos priežiūros, bendradarbiaudami su gydytojais, o ne tik priimdami nurodymus.

„Po 10 metų, – sako Kraftas, – tikiuosi, kad jau būsite įkėlę savo naujausius gyvybinius požymius – iš savo laikrodžio ar čiužinį, kraujospūdžio skaitytuvą arba gliukozės matuoklį – į savo elektroninį medicininį įrašą, kurį turi jūsų medicinos komanda. prieiga prie. Ir tikiuosi, kad tai reiškia, kad jūsų medikų komandai nereikia stebėti gyvybinių požymių, bet kai kažkas atrodo ne taip ir mašina ir „predicatlyitcs“ nujaus, kad yra problemų, jūsų sveikatos priežiūros komanda arba skaitmeninis avataras gali su jumis susisiekti anksti. Tikiuosi, kad daug daugiau pacientų turės daugiau galių būti jei ne savo sveikatos generaliniais direktoriais, tai bent COO – taigi jie išmanesniais būdais stebėti savo sveikatą ir būti daugiau jų priežiūros pilotų, o ne tik laukti, kol išgirs, ką daryti ir ką daryti. reaktyvus“.

Galiausiai šis perėjimas prie labiau dalyvaujančios, individualizuotos ir nuspėjamosios medicinos sistemos padidins mūsų gebėjimą užkirsti kelią ligoms. Jei dietą sekanti apyrankė gali būti sinchronizuojama su išmaniuoju šaldytuvu ir nustatyti, kad valgėte maistą, kuriame yra daug natrio, Dirbtinio intelekto valdomas skaitmeninės sveikatos asistentas gali rekomenduoti mitybos pokyčius, kurie ilgainiui padėtų išvengti širdies ligų vystymosi metų. vėliau.

Tai skamba juokingai, bet jei tęsime savo dabartinę trajektoriją, artimiausia medicinos ateitis iš tikrųjų gali būti tokia, kai mums nereikės vartoti vaistų.