Βιονικό χέρι, γονιδιακή θεραπεία in vivo και 4 ακόμη σημαντικές ανακαλύψεις στην ιατρική του XXI αιώνα

1. Τεχνητή νοημοσύνη

Τα νευρωνικά δίκτυα κάνουν τη δουλειά των ειδικών ευκολότερη και ακριβέστερη. Για παράδειγμα, AI μπορώΤεχνητή Νοημοσύνη στην Ιατρική / Έσοδα δεδομένων διάγνωση ασθενειών: για αυτό, το πρόγραμμα αναλύει τα αποτελέσματα των προληπτικών εξετάσεων και στη συνέχεια αναζητά πρότυπα. Επιπλέον, όλα γίνονται πολύ πιο γρήγορα από ό, τι αν γινόταν από ένα άτομο.

Επίσης τεχνητή νοημοσύνη ικανόςΜΙ. ΜΕΓΑΛΟ. Ρομ, Ι. ΦΑ. Τσιγκέλνι. Artificial Intelligence in Drug Treatment / Annual Review of Pharmacology and Toxicology αυτοματοποιεί τη διαδικασία επιλογής θεραπείας με βάση το ιατρικό ιστορικό, αλλά και σημαντικά επιτάχυνεAI στη Φαρμακευτική Βιομηχανία και Ανάπτυξη Φαρμάκων / Tec4med ανάπτυξη φαρμάκων και εμβολίων. Συνήθως χρειάζονται αρκετά χρόνια για να αναπτυχθούν και να τεθούν σε παραγωγή και η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να μειώσει το χρόνο σε ένα έτος. Το εκπαιδευμένο δίκτυο είναι ικανό τόσο να υπολογίζει επιτυχημένους συνδυασμούς όσο και να βρίσκει το πιθανό ποσοστό επιτυχίας κατά την εφαρμογή τους. Δηλαδή, για να σωθούν οι ερευνητές από την ανάγκη να χάνουν χρόνο σε λιγότερο υποσχόμενες επιλογές.

Και υπάρχουν ήδη αποδεδειγμένα παραδείγματα. Ένα φάρμακο που εφευρέθηκε από την τεχνητή νοημοσύνη για την καταπολέμηση της ιδεοψυχαναγκαστικής διαταραχής δοκιμασμένοΤ. Μπούρκι. Ένα νέο παράδειγμα για την ανάπτυξη φαρμάκων / The Lancet δημόσια το 2020.

2. Βιοεκτύπωση

Μεταμόσχευση οργάνων ετησίως βοηθάειΕκτιμώμενος αριθμός μεταμοσχεύσεων οργάνων παγκοσμίως το 2020 / Statista σώσει εκατοντάδες χιλιάδες ανθρώπους σε όλο τον κόσμο. Κατάλληλο όμως για μεταμόσχευση ήπατος, καρδιάς ή νεφρού από δότη στερείται, οπότε υπάρχουν τεράστιες ουρές για τέτοιες επεμβάσεις.

Πιθανώς, η βιοεκτύπωση, η τρισδιάστατη εκτύπωση οργάνων ή ιστών, μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα. Επιστήμονες σε όλο τον κόσμο πειραματίζονται με αυτήν την τεχνολογία και έχουν ήδη μάθει πώς να δημιουργούν δέρμαΗ γαλλική νεοσύστατη εταιρεία αναπτύσσει μοναδική τεχνολογία για 4D βιοεκτύπωση με λέιζερ ζωντανού ιστού / ιατρικό συνέδριο 3D, ηπατικό ιστό3D Bioprinting / Organovo και μια καρδιάΕρευνητές εκτυπώνουν τρισδιάστατα μια καρδιά με ανθρώπινο ιστό και αιμοφόρα αγγεία / 3D Natives.

Η βιοεκτύπωση λειτουργεί ως εξής:

1. Επιστήμονες συλλέγωΕκτύπωση του μέλλοντος: 3D βιοεκτυπωτές και οι χρήσεις τους / Αυστραλιανή Ακαδημία Επιστημών «μελάνη» για εκτύπωση, δηλαδή ζωντανά και υγιή κύτταρα. Για να το κάνετε αυτό, είτε πάρτε το επιθυμητό δείγμα απευθείας από ένα άτομο είτε χρησιμοποιήστε ενήλικα βλαστοκύτταρα.
2. Ένα μοντέλο του επιθυμητού οργάνου ή ιστού δημιουργείται σε έναν υπολογιστή, συχνά με βάση τα αποτελέσματα μιας σάρωσης ή μαγνητικής τομογραφίας.
3. Ο εκτυπωτής είναι γεμάτος με «μελάνη» και άλλο οργανικό ή συνθετικό υλικό, όπως κολλαγόνο, το οποίο θα λειτουργήσει ως βάση.
4. Επόμενο είναι η τεχνολογία. Οι κεφαλές του εκτυπωτή τοποθετούν σταδιακά το βιοϋλικό στα σωστά σημεία. Η διαδικασία είναι αργή και διαρκεί ώρες.

Ενώ τέτοια όργανα δεν μεταμοσχεύονται σε ανθρώπους, χρησιμοποιούνται μόνο για κλινικές δοκιμές. Αλλά τα οστά τυπωμένα με παρόμοιο τρόπο, συμπεριλαμβανομένων οστά του κρανίουΤο 75% ενός ανθρώπινου κρανίου αντικαταστάθηκε με τρισδιάστατο εκτυπωμένο υλικό / Extreme Techάνθρωποι έχουν ήδη μεταμοσχευθεί. Οι δυνατότητες χρήσης τρισδιάστατου εκτυπωτή στην ιατρική δεν περιορίζονται σε αυτό. Έτσι, ξέρουν ήδη πώς να τυπώνουν φάρμακα σε αυτό: τα πρώτα δείγματα εκτοξεύτηκε προς πώληση στις ΗΠΑ ήδη από το 2016.

3. Βιονικές προθέσεις

Τεχνητά υποκατάστατα ακρωτηριασμένων άκρων χρησιμοποιούνται από τους ανθρώπους εδώ και χιλιάδες χρόνια: ξύλινα δάχτυλα βρέθηκανΞύλινο προσθετικό δακτύλου 3.000 ετών ανακαλύφθηκε σε αιγυπτιακή μούμια / Ζωντανή επιστήμη ακόμα και μούμιες. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι προθέσεις είτε εκτελούσαν μόνο αισθητικές λειτουργίες, είτε εξοπλισμένοProtézy v minulosti: ασθενείς kvôli nim trpeli / Magazin εναλλάξιμα λειτουργικά εξαρτήματα, για παράδειγμα με τη μορφή πιρουνιού ή γάντζου. Αν και αυτή η εναλλακτική ήταν χρήσιμη, δεν μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα ζωής του ασθενούς.

επιστήμονες μακροχρόνια αναζητούσανR. Wirt, D. R. Τέιλορ, Φ. Φίνλεϋ. Αναγνώριση προτύπων της πρόσθεσης βραχίονα: μια ιστορική προοπτική - μια τελική έκθεση / Δελτίο έρευνας για την προσθετική μια λύση που θα μπορούσε να μετατρέψει την πρόσθεση σε ένα πλήρες μέρος του σώματος, ελεγχόμενο από τη δύναμη της σκέψης. Τα πρώτα επιτυχημένα πειράματα πραγματοποιήθηκαν ήδη στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, ωστόσο, η μαζική παραγωγή τέτοιων άκρων πέτυχεBeyond human: 8 οργανισμοί που κάνουν βιονικές ανακαλύψεις / Wareable να καθιερωθεί μόλις τον 21ο αιώνα. Χάρη στην ανάπτυξη της βιονικής τεχνολογίας.

Το μυστικό της δουλειάς των ρομποτικών «χεριών» ή «ποδιών» βρίσκεται στους μυοαισθητήρες: προσκολλώνται στον μυϊκό ιστό, ανταποκρίνονται στα σήματα του εγκεφάλου και τα μεταδίδουν στην πρόσθεση. Αρκεί να σκεφτείς την επιθυμητή ενέργεια και το νέο άκρο θα την εκτελέσει. Ως αποτέλεσμα, ένα άτομο δεν χρειάζεται να προσαρμοστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, να αλλάξει σοβαρά συνήθειες, να εγκαταλείψει τα χόμπι και τα αθλήματα.

Οι βιονικές τεχνολογίες καθιστούν δυνατή τη δημιουργία άλλων τύπων προθέσεων, για παράδειγμα, εν μέρει σκύλος οδηγός τυφλούΤεχνητή όραση: τι βλέπουν οι άνθρωποι με βιονικά μάτια / The Conversation και εξωσκελετόςEkso bionics.

Μερικά μοντέρνα προσθετικά χέρια σας επιτρέπουν ακόμη και να αισθάνεστε! Για παράδειγμα, Modular Prosthetic Limb, το οποίο αναπτηγμένοςModular Prosthetic Limb / Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής Johns Hopkins στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins. Μέσα σε αυτό υπάρχουν περισσότεροι από 100 αισθητήρες που ανταποκρίνονται στη θερμοκρασία, την υφή και τη θέση του αντικειμένου.

4. Γονιδιακή θεραπεία in vivo

Η δυνατότητα θεραπείας κληρονομικών ασθενειών που προκαλούνται από δυσλειτουργία ενός συγκεκριμένου γονιδίου, όπως η κυστική ίνωση ή η νωτιαία μυϊκή ατροφία, αρχήΤ. Friedmann, R. Ρόμπλιν. Γονιδιακή θεραπεία για ανθρώπινη γενετική νόσο;: Προτάσεις για γενετική χειραγώγηση σε ανθρώπους εγείρουν δύσκολα επιστημονικά και ηθικά προβλήματα / Επιστήμη συζητήθηκε τη δεκαετία του 1970. Από τότε εμφανίστηκεΓονιδιακή θεραπεία - πότε αντιμετωπίζονται τα γονίδια; / Genotek αρκετές τεχνολογίες για τη «διόρθωση» της κατάστασης του ασθενούς: η εισαγωγή ενός νέου γονιδίου, η απενεργοποίηση του παλιού ή η αντικατάστασή του με ένα υγιές αντίγραφο.

Το τελευταίο μεγάλο χρονικό διάστημα διεξήχθη μόνο ex vivo: το απαραίτητο υλικό ελήφθη από το σώμα, υποβλήθηκε σε επεξεργασία στο εργαστήριο και στη συνέχεια εμφυτεύτηκε πίσω στο σώμα υγιές. Ωστόσο, ορισμένες από τις γονιδιακές ασθένειες δεν μπορούν να θεραπευτούν με αυτόν τον τρόπο: δεν μπορεί να καλλιεργηθεί επιτυχώς κάθε κύτταρο έξω από το σώμα. Επομένως, οι επιστήμονες έψαχναν έναν άλλο τρόπο. Και το βρήκαν στη γονιδιακή θεραπεία in vivo: σε αυτήν την περίπτωση, το φάρμακο χορηγείται στον ασθενή και η διόρθωση του γονιδίου σε εξέλιξηΓονιδιακή θεραπεία: Γνωρίστε τα φάρμακα του μέλλοντος / Βιομόριο ακριβώς μέσα στο σώμα.

Το πρώτο τέτοιο εργαλείο καταγράφηκε στην Ευρώπη το 2012. Ονομαζόταν Glybera και υποτίθεται ότι βοηθούσε άτομα με ανεπάρκεια γονιδίου LPL που προκαλεί συσσώρευση τριγλυκεριδίων και σοβαρή παγκρεατίτιδα. Ωστόσο, το φάρμακο διακόπηκε και ήδη το 2017 υπενθύμισεGlybera / Ευρωπαϊκός Οργανισμός Φαρμάκων η καταχώρισή του: υπήρχε μικρή ανάγκη για αυτό και υπήρχαν απλούστερες και πιο οικονομικές επιλογές θεραπείας.

Έκτοτε, έχουν εμφανιστεί αρκετά άλλα φάρμακα, ήδη πιο επιτυχημένα. Για παράδειγμα, η Luxturna αντιμετωπίζει την αμαύρωση του Leber, μια σπάνια μορφή κληρονομικής τύφλωσης, και η Zolgensma θεραπεύει ορισμένους τύπους νωτιαίας μυϊκής ατροφίας.

5. Ρομπότ χειρουργός

Τα βοηθητικά ρομπότ χρειάζονται όχι μόνο για τη διευκόλυνση της εργασίας του χειρουργού, αλλά και για την επίτευξη ενός επιτυχημένου αποτελέσματος σε ιδιαίτερα ακριβείς επεμβάσεις, για παράδειγμα, στον εγκέφαλο. Τα πειράματα με τέτοιες τεχνολογίες ξεκίνησαν τη δεκαετία του 1980. Στη συνέχεια δημιουργήθηκαν πολλές μηχανές ταυτόχρονα. Ανάμεσα τους:

• Arthrobot. Αυτός τοποθετημένοςΤο πρώτο χειρουργικό ρομπότ στον κόσμο / The Medical Post και διόρθωσε το πόδι του ασθενούς κατά τη διάρκεια της επέμβασης - επέτρεψε να αρνηθεί τη συμμετοχή βοηθών σε αυτήν την εργασία.
• PUMA-560. μεταχειρισμένοςPUMA 560/Britannica για την πρώτη ρομποτική βιοψία. Το μηχάνημα προσδιόρισε την επιθυμητή θέση εισαγωγής της βελόνας με βάση τα δεδομένα τομογραφίας.
• PROBOT. ΒοήθησαProbot/Imperial College του Λονδίνου πραγματοποιήστε ακριβείς επεμβάσεις στον προστάτη.
• ΡΟΜΠΟΔΟΚ. απλοποιημένηΗ Robodoc’ πραγματοποιεί την πρώτη επιτυχημένη χειρουργική επέμβαση σε άνθρωπο / UPI αρθροπλαστική άρθρωσης, λόγω αποκοπής της ακριβούς περιοχής του οστού του ισχίου.

Όλα αυτά όμως χρησιμοποιήθηκαν ιδιωτικά και μάλλον πειραματικά. Το πρώτο ρομπότ, που άρχισε να προσελκύεται μαζικά από τη βοήθεια των χειρουργών, ήταν "Ντα Βίντσι» (Έγκριση FDA, Υπουργείο Υγείας των ΗΠΑ, πήρεda Vinci Surgical System / Drugwatch το 2000). Σας επιτρέπει να εκτελείτε πολύπλοκες επεμβάσεις με ελάχιστα επεμβατικό τρόπο, δηλαδή με τη μικρότερη βλάβη στον ασθενή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην καρδιοχειρουργική και νευροχειρουργική, ουρολογία, γυναικολογία και άλλους τομείς.

Ο «ντα Βίντσι» έχει τέσσερα «χέρια», αλλά δεν κάνει μόνος του την επέμβαση: ελέγχεται από χειρουργό χρησιμοποιώντας κονσόλα. Παρεμπιπτόντως, όχι απαραίτητα από το διπλανό δωμάτιο: μπορείτε να ελέγξετε το ρομπότ, να εισαιΟ χειρουργός που χειρουργεί από 400 χλμ. / BBC ακόμα και εκατοντάδες μίλια μακριά. Το Da Vinci χρησιμοποιείται σε πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο. Για παράδειγμα, στη Ρωσία βοήθησα να πραγματοποιήσει περισσότερες από 24,5 χιλιάδες επιχειρήσεις.

6. Εικονικός Χάρτης και Αντικαρκινική Ανοσοθεραπεία

Κάθε χρόνο στον κόσμο διορθώσετεCancer Today / Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εκατομμύρια νέες περιπτώσεις διάγνωσης διαφορετικών τύπων καρκίνου. Και οι επιστήμονες εργάζονται συνεχώς για τη μελέτη των ογκολογικών ασθενειών: προσπαθούν να κατανοήσουν τις ιδιαιτερότητες της συμπεριφοράς των κυττάρων και να βρουν εναλλακτικές αποτελεσματικές μεθόδους θεραπείας.

Τα τελευταία χρόνια, αρκετές ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις έχουν εμφανιστεί προς αυτή την κατεύθυνση. Για παράδειγμα, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ δημιούργησαν έναν διαδραστικό χάρτη ενός καρκινικού όγκου χρησιμοποιώντας τεχνολογία VR. Αυτή είναι επιτρέπειΤο τρισδιάστατο μοντέλο χρησιμοποιεί VR για την εικονική εξέταση καρκινικών κυττάρων / Spring Wise «Περπατήστε» στα διάφορα μέρη του, όπως ακριβώς στους διαδικτυακούς χάρτες πόλεων, και εξετάστε λεπτομερώς κάθε σύμπλεγμα κελιών. Για να δημιουργήσουν τον χάρτη, οι επιστήμονες πήραν βιοψία του όγκου του ασθενούς, έκοψαν το δείγμα σε λεπτές φέτες, πραγματοποίησαν μια σειρά δοκιμών για τη συλλογή πληροφοριών σχετικά με το γενετικό υλικό και ανέβασαν τα δεδομένα στο σύστημα. Το πρόγραμμα μπορεί να ενημερωθεί κατεβάζοντας νέες πληροφορίες: να καταγράφει και να παρατηρεί πώς ακριβώς εξελίσσεται ο όγκος και πώς αλληλεπιδρούν τα κύτταρά του.

Μια άλλη σημαντική ανακάλυψη συνδέεται ήδη με τη θεραπεία του καρκίνου. Κατασκευάστηκε από τους Αμερικανούς και Ιάπωνες ανοσολόγους James Ellison και Tasuku Honjo. Ανεξάρτητα από τον άλλον, αυτοί ανακαλύφθηκεΒραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής - 2018 / Στοιχεία μηχανισμούς στο ανθρώπινο σώμα που αναστέλλουν το έργο των Τ-λεμφοκυττάρων. Εάν αυτοί οι μηχανισμοί απενεργοποιηθούν, το ανοσοποιητικό σύστημα αρχίζει να καταπολεμά από μόνο του τα καρκινικά κύτταρα. Για το έργο τους επιστήμονες πήρε Βραβείο Νόμπελ το 2018. Χάρη στην ανακάλυψή τους, δημιουργήθηκαν φάρμακα που ξεμπλοκάρουν το ανοσοποιητικό σύστημα, ιδίως το ipilimumab και το nivolumab. Κλινικές δοκιμές προβολήJ. Λάρκιν, Β. Chiarion-Sileni, R. Γκονζάλες, Τζ. Γκρομπ, Π. Rutkowski, C. ΡΕ. Λάο, Δ. Schadendorf, J. Wagstaff, R. Ντάμερ, Π. ΦΑ. Φερούτσι, Μ. χαμογελαστός. Πενταετής επιβίωση με συνδυασμένο Nivolumab και Ipilimumab στο προχωρημένο μελάνωμα / The New England Journal of Medicineότι μπορούν πραγματικά να βελτιώσουν τα αποτελέσματα της θεραπείας, για παράδειγμα, το μελάνωμα (καρκίνος του δέρματος).