Bioniczna ręka, terapia genowa in vivo i 4 ważniejsze odkrycia w medycynie XXI wieku

1. Sztuczna inteligencja

Sieci neuronowe sprawiają, że praca specjalistów jest łatwiejsza i dokładniejsza. Na przykład AI mócSztuczna inteligencja w medycynie / Przychody z danych diagnozuj choroby: w tym celu program analizuje wyniki badań przesiewowych, a następnie szuka wzorców. Co więcej, wszystko dzieje się znacznie szybciej, niż gdyby robił to człowiek.

Również sztuczna inteligencja zdolnyMI. L. Romm, ja. F. Tsigelnyj. Sztuczna inteligencja w leczeniu farmakologicznym / Coroczny przegląd farmakologii i toksykologii zautomatyzować proces doboru leczenia na podstawie historii choroby, a także znacząco przyśpieszyćAI w przemyśle farmaceutycznym i rozwoju leków / Tec4med opracowywanie leków i szczepionek. Ich opracowanie i wdrożenie do produkcji zajmuje zwykle kilka lat, a sztuczna inteligencja może skrócić ten czas do jednego roku. Wyszkolona sieć jest w stanie zarówno obliczyć udane kombinacje, jak i znaleźć prawdopodobny procent sukcesu podczas ich stosowania. To znaczy, aby uratować naukowców przed koniecznością marnowania czasu na mniej obiecujące opcje.

I są już sprawdzone przykłady. Wynaleziony przez sztuczną inteligencję lek do zwalczania zaburzeń obsesyjno-kompulsywnych został przetestowanyT. Burki. Nowy paradygmat rozwoju leków / The Lancet publicznie w 2020 roku.

2. Biodruk

Przeszczep narządów rocznie pomagaSzacunkowa liczba przeszczepów narządów na świecie w 2020 r. / Statista uratować setki tysięcy ludzi na całym świecie. Ale w ogóle nadaje się do przeszczepu wątroby, serca lub nerek dawcy brakuje, więc kolejki do takich operacji są ogromne.

Prawdopodobnie biodrukowanie, drukowanie 3D narządów lub tkanek może rozwiązać ten problem. Naukowcy na całym świecie eksperymentują z tą technologią i nauczyli się już tworzyć skóraFrancuski start-up opracowuje unikalną technologię biodruku laserowego 4D żywej tkanki / Konferencja medyczna 3D, tkanka wątrobyBiodruk 3D / Organovo oraz serceNaukowcy drukują w 3D serce z ludzką tkanką i naczyniami krwionośnymi / 3D Natives.

Biodrukowanie działa tak:

1. Naukowcy zebraćDrukowanie przyszłości: biodrukarki 3D i ich zastosowania / Australijska Akademia Nauk „atrament” do drukowania, czyli żywe i zdrowe komórki. Aby to zrobić, pobierz żądaną próbkę bezpośrednio od osoby lub użyj dorosłych komórek macierzystych.
2. Model pożądanego narządu lub tkanki jest tworzony na komputerze, często na podstawie wyników skanowania lub MRI.
3. Drukarka jest załadowana „atramentem” i innym materiałem organicznym lub syntetycznym, takim jak kolagen, który będzie działał jako baza.
4. Następna w kolejce jest technologia. Głowice drukarki stopniowo umieszczają biomateriał we właściwych miejscach. Proces jest powolny i zajmuje godziny.

Chociaż takie narządy nie są przeszczepiane ludziom, są wykorzystywane wyłącznie do badań klinicznych. Ale kości wydrukowane w podobny sposób, w tym Kości czaszki75% ludzkiej czaszki zastąpiono materiałem drukowanym w 3D / Extreme Techludzie zostali już przeszczepieni. Możliwości wykorzystania drukarki 3D w medycynie nie ograniczają się do tego. Więc już wiedzą, jak drukować na nim leki: pierwsze próbki wystrzelony w sprzedaży w USA już w 2016 roku.

3. Protezy bioniczne

Sztuczne substytuty amputowanych kończyn są używane przez ludzi od tysięcy lat: drewniane palce znalezionyProteza drewnianego palca sprzed 3000 lat odkryta na egipskiej mumii / Nauka na żywo nawet mumie. Protezy przez długi czas pełniły albo funkcje kosmetyczne, albo wyposażonyProtézy v minulosti: pacienti kvôli nim trpeli / Magazin wymienne funkcjonalne nasadki, na przykład w postaci widelca lub haka. Chociaż ta alternatywa była przydatna, nadal nie mogła znacząco poprawić jakości życia pacjenta.

naukowcy długo szukałemR. Wirt, D. R. Taylor, F. Finleya. Rozpoznawanie wzorców protezy ręki: perspektywa historyczna – raport końcowy / Biuletyn badań protetycznych rozwiązanie, które może zmienić protezę w pełnoprawną część ciała, kontrolowaną siłą myśli. Pierwsze udane eksperymenty miały miejsce już w drugiej połowie XX wieku, jednak masowa produkcja takich kończyn udało sięPoza człowiekiem: 8 organizacji dokonujących bionicznych przełomów / Wareable powstać dopiero w XXI wieku. Dzięki rozwojowi technologii bionicznej.

Sekret pracy robotycznych „ramion” lub „nog” tkwi w miosensorach: przylegają one do tkanki mięśniowej, reagują na sygnały mózgowe i przekazują je do protezy. Wystarczy pomyśleć o pożądanej akcji, a nowa kończyna ją wykona. W rezultacie osoba nie musi się długo dostosowywać, poważnie zmieniać nawyki, rezygnować z hobby i sportu.

Technologie bioniczne umożliwiają tworzenie innych rodzajów protez, na przykład częściowo widząc okoSztuczne widzenie: co widzą ludzie z bionicznymi oczami / Rozmowa oraz egzoszkieletEkso bionika.

Niektóre nowoczesne protezy dłoni pozwalają nawet poczuć! Na przykład modułowa kończyna protetyczna, która rozwiniętyModułowa proteza kończyny / Laboratorium Fizyki Stosowanej Johnsa Hopkinsa na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa. Wewnątrz znajduje się ponad 100 czujników, które reagują na temperaturę, teksturę i lokalizację obiektu.

4. Terapia genowa in vivo

Możliwość leczenia chorób dziedzicznych spowodowanych wadliwym działaniem określonego genu, takich jak mukowiscydoza czy rdzeniowy zanik mięśni, początekT. Friedmann, R. Roblina. Gene Therapy for Human Genetic Disease?: Propozycje manipulacji genetycznych u ludzi rodzą trudne problemy naukowe i etyczne / Nauka dyskutowane w latach 70. Od tego czasu pojawiło sięTerapia genowa - kiedy leczy się geny? / Genotek kilka technologii „poprawiających” stan pacjenta: wprowadzenie nowego genu, wyłączenie starego lub zastąpienie go zdrową kopią.

Ostatni długi czas przeprowadzono tylko ex vivo: niezbędny materiał został pobrany z organizmu, poddany obróbce laboratoryjnej, a następnie wszczepiony z powrotem do organizmu zdrowego. Jednak niektórych chorób genowych nie da się w ten sposób wyleczyć: nie każdą komórkę można z powodzeniem hodować poza organizmem. Dlatego naukowcy szukali innej drogi. I znaleźli to w terapii genowej in vivo: w tym przypadku lek podaje się pacjentowi, a korekta genu dziać sięTerapia genowa: poznaj leki przyszłości / Biomolekuła bezpośrednio w ciele.

Pierwsze takie narzędzie zostało zarejestrowane w Europie w 2012 roku. Nazywała się Glybera i miała pomagać osobom z niedoborem genu LPL, który powoduje gromadzenie się trójglicerydów i ciężkie zapalenie trzustki. Jednak lek został wycofany i już w 2017 roku odwołanyGlybera / Europejska Agencja Leków jego rejestracja: nie było takiej potrzeby, istniały prostsze i bardziej opłacalne opcje leczenia.

Od tego czasu pojawiło się kilka kolejnych leków, już bardziej skutecznych. Na przykład Luxturna leczy amaurozę Lebera, rzadką formę dziedzicznej ślepoty, a Zolgensma leczy niektóre rodzaje rdzeniowego zaniku mięśni.

5. Chirurg robot

Roboty asystujące są potrzebne nie tylko do ułatwienia pracy chirurga, ale także do uzyskania pomyślnego wyniku w szczególnie precyzyjnych operacjach np. na mózgu. Eksperymenty z takimi technologiami rozpoczęły się w latach 80-tych. Następnie powstało kilka maszyn jednocześnie. Pomiędzy nimi:

• Artrobot. On pozycjonowanyPierwszy na świecie robot chirurgiczny / The Medical Post i naprawiono nogę pacjenta podczas operacji - pozwolono odmówić zaangażowania asystentów w tę pracę.
• PUMA‑560. używanyPUMA 560/Britannica do pierwszej biopsji zrobotyzowanej. Maszyna określiła żądane miejsce wkłucia igły na podstawie danych tomograficznych.
• PROBOT. PomógłProbot/Imperial College Londyn wykonywać precyzyjne operacje na prostacie.
• ROBODOC. uproszczonyRobodoc” przeprowadza pierwszą udaną operację na człowieku / UPI endoprotezoplastyka stawu, poprzez wycięcie dokładnego obszaru kości biodrowej.

Wszystkie były jednak wykorzystywane prywatnie i raczej eksperymentalnie. Pierwszym robotem, który zaczął być masowo przyciągany do pomocy chirurgów, był „Da Vinci» (zatwierdzenie FDA, Departament Zdrowia USA, dostałSystem chirurgiczny da Vinci / Drugwatch w 2000). Pozwala na wykonywanie skomplikowanych operacji w sposób minimalnie inwazyjny, czyli przy jak najmniejszej szkodzie dla pacjenta. Może być stosowany w kardio i neurochirurgii, urologii, ginekologii i innych dziedzinach.

„da Vinci” ma cztery „ramiona”, ale sam nie wykonuje operacji: steruje nim chirurg za pomocą konsoli. Swoją drogą niekoniecznie z sąsiedniego pokoju: możesz sterować robotem, istnienieChirurg, który operuje z odległości 400 km / BBC nawet setki mil stąd. Da Vinci jest używany w wielu krajach na całym świecie. Na przykład w Rosji to pomógł do przeprowadzenia ponad 24,5 tys. operacji.

6. Wirtualna mapa i terapia immunologiczna na raka

Każdego roku na świecie naprawićCancer Today / Światowa Organizacja Zdrowia miliony nowych przypadków diagnozy różnych typów raka. A naukowcy nieustannie pracują nad badaniem chorób onkologicznych: próbują zrozumieć osobliwości zachowania komórek i znaleźć alternatywne skuteczne metody leczenia.

W ostatnich latach w tym kierunku pojawiło się kilka ciekawych odkryć. Na przykład naukowcy z University of Cambridge stworzyli interaktywną mapę guza nowotworowego za pomocą technologii VR. jest pozwalaModel 3D wykorzystuje VR do wirtualnego badania komórek rakowych / Spring Wise „przejść” po różnych jego częściach, tak jak na internetowych mapach miast, i szczegółowo zbadać każdą grupę komórek. Aby stworzyć mapę, naukowcy wykonali biopsję guza pacjenta, pocięli próbkę na cienkie plasterki, przeprowadzili serię testów w celu zebrania informacji o materiale genetycznym i przesłali dane do systemu. Program można aktualizować, pobierając nowe informacje: aby rejestrować i obserwować dokładnie postępy nowotworu i interakcje jego komórek.

Kolejne ważne odkrycie wiąże się już z leczeniem raka. Został stworzony przez amerykańskich i japońskich immunologów Jamesa Ellisona i Tasuku Honjo. Niezależnie od siebie, oni odkrytyNagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny - 2018 / Elements mechanizmy w organizmie człowieka, które hamują pracę limfocytów T. Jeśli te mechanizmy zostaną wyłączone, układ odpornościowy sam zaczyna walczyć z komórkami rakowymi. Za swoją pracę naukowcy dostał Nagroda Nobla w 2018 roku. Dzięki ich odkryciu powstały leki odblokowujące układ odpornościowy, w szczególności ipilimumab i niwolumab. Badania kliniczne pokazywaćJ. Larkin, V. Chiarion‑Sileni, R. Gonzalez, J. Grob, P. Rutkowski, C. D. Lao, D. Schadendorf, J. Wagstaff, R. Dummer, P. F. Ferrucciego, M. buźkę. Przeżycie pięcioletnie po skojarzeniu niwolumabu i ipilimumabu w zaawansowanym czerniaku / The New England Journal of Medicineże naprawdę mogą poprawić wyniki leczenia np. czerniaka (rak skóry).