Bionisk hånd, genterapi in vivo og 4 mer betydningsfulle oppdagelser innen medisin fra det XXI århundre

1. Kunstig intelligens

Nevrale nettverk gjør arbeidet til spesialister enklere og mer nøyaktig. For eksempel AI kanKunstig intelligens i medisin / Datainntekter diagnostisere sykdommer: for dette analyserer programmet resultatene av screeninger, og ser deretter etter mønstre. Dessuten skjer alt mye raskere enn om det ble gjort av en person.

Også kunstig intelligens i standE. L. Romm, I. F. Tsigelny. Kunstig intelligens i medikamentell behandling / Årlig gjennomgang av farmakologi og toksikologi automatisere prosessen med å velge behandling basert på medisinsk historie, og også betydelig gjør det raskereAI i farmasøytisk industri og legemiddelutvikling / Tec4med utvikling av legemidler og vaksiner. De tar vanligvis flere år å utvikle og sette i produksjon, og AI kan redusere tiden til ett år. Det trente nettverket er i stand til både å beregne vellykkede kombinasjoner og finne sannsynlig prosentandel av suksess når de bruker dem. Det vil si å spare forskere fra behovet for å kaste bort tid på mindre lovende alternativer.

Og det er allerede påviste eksempler. Et stoff som er oppfunnet med kunstig intelligens for å bekjempe tvangslidelser har blitt testetT. Burki. Et nytt paradigme for legemiddelutvikling / The Lancet offentlig i 2020.

2. Bioprinting

Organtransplantasjon årlig hjelperEstimert antall organtransplantasjoner over hele verden i 2020 / Statista redde hundretusenvis av mennesker rundt om i verden. Men egnet for donorlever-, hjerte- eller nyretransplantasjon i det hele tatt mangler, så det er store køer for slike operasjoner.

Sannsynligvis kan bioprinting, 3D-printing av organer eller vev, løse dette problemet. Forskere over hele verden eksperimenterer med denne teknologien og har allerede lært hvordan man skaper hudFransk start-up utvikler unik teknologi for 4D laser bioprinting av levende vev / 3D medisinsk konferanse, levervev3D Bioprinting / Organovo og et hjerteForskere 3D-printer et hjerte med menneskelig vev og blodkar / 3D-innfødte.

Bioprinting fungerer slik:

1. Forskere samle innSkriver ut fremtiden: 3D-bioprintere og deres bruk / Australian Academy of Science "blekk" for utskrift, det vil si levende og friske celler. For å gjøre dette, ta enten ønsket prøve direkte fra en person, eller bruk voksne stamceller.
2. En modell av ønsket organ eller vev lages på en datamaskin, ofte basert på resultatene av en skanning eller MR.
3. Skriveren er lastet med "blekk" og annet organisk eller syntetisk materiale, for eksempel kollagen, som vil fungere som en base.
4. Neste opp er teknologi. Skriverhodene plasserer gradvis biomaterialet på de riktige stedene. Prosessen er langsom og tar timer.

Selv om slike organer ikke blir transplantert til mennesker, brukes de kun til kliniske studier. Men knoklene trykket på lignende måte, bl.a hodeskalle bein75 % av en menneskeskalle erstattet med 3D-trykt materiale / Extreme Techmennesker har allerede blitt transplantert. Mulighetene for å bruke en 3D-printer i medisin er ikke begrenset til dette. Så de vet allerede hvordan de skal skrive ut medisiner på den: de første prøvene lanserte i salg i USA allerede i 2016.

3. Bioniske proteser

Kunstige erstatninger for amputerte lemmer har blitt brukt av mennesker i tusenvis av år: trefingre funnet3000 år gammel tretåprotese oppdaget på egyptisk mumie / Live Science til og med mumier. I lang tid utførte proteser enten bare kosmetiske funksjoner, eller utstyrtProtézy v minulosti: pacienti kvôli nim trpeli / Magazin utskiftbare funksjonelle fester, for eksempel i form av en gaffel eller en krok. Selv om dette alternativet var nyttig, kunne det likevel ikke forbedre pasientens livskvalitet vesentlig.

forskere lenge lette etterR. Wirt, D. R. Taylor, F. Finley. Mønstergjenkjenning av armproteser: et historisk perspektiv - en sluttrapport / Bulletin of prosthetics research en løsning som kunne gjøre protesen til en fullverdig del av kroppen, styrt av tankens kraft. De første vellykkede eksperimentene fant sted allerede i andre halvdel av 1900-tallet, men masseproduksjonen av slike lemmer lyktesBeyond human: 8 organisasjoner som gjør bioniske gjennombrudd / Wareable etableres først i det 21. århundre. Takket være utviklingen av bionisk teknologi.

Hemmeligheten bak arbeidet med robotiske "armer" eller "ben" ligger i myosensorer: de klamrer seg til muskelvev, reagerer på hjernesignaler og overfører dem til protesen. Det er nok å tenke på ønsket handling, og det nye lemmet vil utføre det. Som et resultat trenger en person ikke å tilpasse seg i lang tid, seriøst endre vaner, gi opp hobbyer og sport.

Bioniske teknologier gjør det mulig å lage andre typer proteser, for eksempel delvis seende øyeKunstig syn: hva mennesker med bioniske øyne ser / The Conversation og HudskjelettEkso bionikk.

Noen moderne protesehender lar deg til og med føle! For eksempel Modular Prosthetic Limb, som utvikletModulære proteser / Johns Hopkins Applied Physics Laboratory ved Johns Hopkins University. Inne i den er det mer enn 100 sensorer som reagerer på temperaturen, teksturen og plasseringen til objektet.

4. Genterapi in vivo

Muligheten for å behandle arvelige sykdommer forårsaket av funksjonsfeil i et bestemt gen, for eksempel cystisk fibrose eller spinal muskelatrofi, startT. Friedmann, R. Roblin. Genterapi for menneskelig genetisk sykdom?: Forslag om genetisk manipulasjon hos mennesker reiser vanskelige vitenskapelige og etiske problemer / Vitenskap diskutert på 1970-tallet. Siden da dukket oppGenterapi – når behandles gener? / Genotek flere teknologier for å "korrigere" pasientens tilstand: introduksjon av et nytt gen, slå av det gamle eller erstatte det med en sunn kopi.

Den siste lange tiden ble utført kun ex vivo: det nødvendige materialet ble tatt fra kroppen, behandlet i laboratoriet, og deretter implantert tilbake i kroppen frisk. Noen av gensykdommene kan imidlertid ikke kureres på denne måten: Ikke hver celle kan med hell dyrkes utenfor kroppen. Derfor lette forskerne etter en annen måte. Og de fant det i genterapi in vivo: i dette tilfellet blir stoffet administrert til pasienten, og korrigering av genet fortsetteGenterapi: Møt fremtidens stoffer / biomolekyl rett inne i kroppen.

Det første slike verktøy ble registrert i Europa i 2012. Det ble kalt Glybera og skulle hjelpe mennesker med en LPL-genmangel som forårsaker triglyseridoppbygging og alvorlig pankreatitt. Legemidlet ble imidlertid avviklet og allerede i 2017 tilbakekaltGlybera / European Medicines Agency dens registrering: det var lite behov for det, og det var enklere og mer kostnadseffektive behandlingsalternativer.

Siden den gang har flere medisiner dukket opp, allerede mer vellykkede. Luxturna behandler for eksempel Lebers amaurose, en sjelden form for arvelig blindhet, og Zolgensma behandler visse typer spinal muskelatrofi.

5. Robotkirurg

Assisterende roboter er ikke bare nødvendig for å lette arbeidet til kirurgen, men også for å oppnå et vellykket resultat ved spesielt presise operasjoner, for eksempel på hjernen. Eksperimenter med slike teknologier begynte på 1980-tallet. Da ble flere maskiner laget på en gang. Blant dem:

• Arthrobot. Han plassertVerdens første operasjonsrobot / The Medical Post og fikset pasientens bein under operasjonen - lov til å nekte å involvere assistenter i dette arbeidet.
• PUMA-560. bruktPUMA 560/Britannica for den første robotbiopsien. Maskinen bestemte ønsket innføringssted for nålen basert på tomografidata.
• PROBOT. HjalpProbot/Imperial College London utføre nøyaktige operasjoner på prostata.
• ROBODOC. forenkletRobodoc' utfører første vellykkede operasjon på menneske / UPI leddproteser, på grunn av å kutte ut det nøyaktige området av hoftebenet.

Alle ble imidlertid brukt privat og ganske eksperimentelt. Den aller første roboten, som begynte å bli massivt tiltrukket av hjelp fra kirurger, var "Da Vinci» (FDA-godkjenning, US Department of Health, fikkda Vinci Surgical System / Drugwatch i 2000). Den lar deg utføre komplekse operasjoner på en minimalt invasiv måte, det vil si med minst mulig skade på pasienten. Den kan brukes innen kardio- og nevrokirurgi, urologi, gynekologi og andre felt.

«da Vinci» har fire «armer», men han utfører ikke operasjonen selv: han blir kontrollert av en kirurg ved hjelp av en konsoll. Forresten, ikke nødvendigvis fra neste rom: du kan styre roboten, å væreKirurgen som opererer fra 400 km unna / BBC til og med hundrevis av mil unna. Da Vinci brukes i mange land rundt om i verden. For eksempel, i Russland det hjalp å utføre mer enn 24,5 tusen operasjoner.

6. Virtuelt kart og kreftimmunterapi

Hvert år i verden fastsetteKreft i dag / Verdens helseorganisasjon millioner av nye tilfeller av diagnose av ulike typer kreft. Og forskere jobber kontinuerlig med studiet av onkologiske sykdommer: de prøver å forstå særegenhetene ved celleadferd og finne alternative effektive behandlingsmetoder.

De siste årene har det dukket opp flere interessante funn i denne retningen. For eksempel har forskere ved University of Cambridge laget et interaktivt kart over en kreftsvulst ved hjelp av VR-teknologi. Hun er muliggjør3D-modellen bruker VR til å virtuelt undersøke kreftceller / Spring Wise "gå" gjennom de forskjellige delene, akkurat som i online bykart, og undersøk i detalj hver klynge av celler. For å lage kartet tok forskerne en biopsi av pasientens svulst, kuttet prøven i tynne skiver, kjørte en serie tester for å samle informasjon om det genetiske materialet og lastet opp dataene til systemet. Programmet kan oppdateres ved å laste ned ny informasjon: for å registrere og observere nøyaktig hvordan svulsten utvikler seg og hvordan cellene samhandler.

En annen viktig oppdagelse er allerede knyttet til behandling av kreft. Den ble laget av amerikanske og japanske immunologer James Ellison og Tasuku Honjo. Uavhengig av hverandre, de oppdagetNobelprisen i fysiologi eller medisin - 2018 / Elements mekanismer i menneskekroppen som hemmer arbeidet til T-lymfocytter. Hvis disse mekanismene er deaktivert, begynner immunsystemet å bekjempe kreftceller på egen hånd. For deres arbeid, forskere fikk Nobelprisen i 2018. Takket være oppdagelsen deres ble det laget medisiner som fjerner blokkeringen av immunsystemet, spesielt ipilimumab og nivolumab. Kliniske studier forestillingJ. Larkin, V. Chiarion-Sileni, R. Gonzalez, J. Grob, P. Rutkowski, C. D. Lao, D. Schadendorf, J. Wagstaff, R. Dummer, P. F. Ferrucci, M. smiley. Fem-års overlevelse med kombinert Nivolumab og Ipilimumab ved avansert melanom / The New England Journal of Medicineat de virkelig kan forbedre resultatene av behandling, for eksempel melanom (hudkreft).