Bionická ruka, génová terapia in vivo a 4 významnejšie objavy v medicíne XXI storočia

1. Umela inteligencia

Neurónové siete uľahčujú a spresňujú prácu špecialistov. Napríklad AI môcťUmelá inteligencia v medicíne / Výnosy z údajov diagnostikovať choroby: na tento účel program analyzuje výsledky skríningov a potom hľadá vzory. Navyše sa všetko deje oveľa rýchlejšie, ako keby to urobil človek.

Aj umelá inteligencia schopnýE. L. Rom, ja. F. Tsigelny. Umelá inteligencia v liečbe drogami / Annual Review of Pharmacology and Toxicology automatizovať proces výberu liečby na základe anamnézy, a tiež výrazne zrýchliťAI vo farmaceutickom priemysle a vývoji liekov / Tec4med vývoj liekov a vakcín. Ich vývoj a uvedenie do výroby zvyčajne trvá niekoľko rokov a AI dokáže skrátiť čas na jeden rok. Vyškolená sieť je schopná vypočítať úspešné kombinácie a nájsť pravdepodobné percento úspechu pri ich aplikácii. Teda zachrániť výskumníkov pred potrebou strácať čas menej perspektívnymi možnosťami.

A existujú už overené príklady. Bol to liek na boj proti obsedantno-kompulzívnej poruche vynájdený umelou inteligenciou

testovanéT. Burki. Nová paradigma pre vývoj liekov / The Lancet na verejnosti v roku 2020.

2. Biotlač

Transplantácia orgánov ročne pomáhaOdhadovaný počet transplantácií orgánov na celom svete v roku 2020 / Statista zachrániť státisíce ľudí na celom svete. Ale vhodné na darcovskú transplantáciu pečene, srdca či obličky vôbec chýba, takže na takéto operácie sa tvoria obrovské rady.

Pravdepodobne tento problém môže vyriešiť biotlač, 3D tlač orgánov alebo tkanív. Vedci z celého sveta experimentujú s touto technológiou a už sa naučili tvoriť kožaFrancúzsky start-up vyvíja jedinečnú technológiu pre 4D laserovú biotlač živého tkaniva / 3D lekárska konferencia, pečeňového tkaniva3D biotlač / Organovo a srdceVýskumníci 3D vytlačia srdce s ľudským tkanivom a krvnými cievami / 3D domorodci.

Bioprinting funguje takto:

1. Vedci zbieraťTlač budúcnosti: 3D biotlačiarne a ich využitie / Austrálska akadémia vied „atrament“ na tlač, teda živé a zdravé bunky. Aby ste to dosiahli, odoberte požadovanú vzorku priamo od osoby alebo použite dospelé kmeňové bunky.
2. Model požadovaného orgánu alebo tkaniva sa vytvorí na počítači, často na základe výsledkov skenovania alebo MRI.
3. Tlačiareň je nabitá „atramentom“ a iným organickým alebo syntetickým materiálom, napríklad kolagénom, ktorý bude fungovať ako základ.
4. Ďalej je to technológia. Hlavy tlačiarne postupne umiestňujú biomateriál na správne miesta. Proces je pomalý a trvá hodiny.

Hoci sa takéto orgány netransplantujú ľuďom, používajú sa iba na klinické skúšky. Ale kosti vytlačené podobným spôsobom, vrátane kosti lebky75 % ľudskej lebky bolo nahradených 3D tlačeným materiálom / Extreme Techľudia už boli transplantovaní. Možnosti využitia 3D tlačiarne v medicíne nie sú obmedzené len na toto. Takže už vedia, ako naň vytlačiť lieky: prvé vzorky spustený v predaji v USA už v roku 2016.

3. Bionické protézy

Umelé náhrady amputovaných končatín ľudia používajú už tisícročia: drevené prsty nájdené3 000 rokov stará drevená protéza na nohe objavená na egyptskej múmii / Živá veda dokonca aj múmie. Po dlhú dobu protézy vykonávali iba kozmetické funkcie, resp vybavenéProtézy v minulosti: pacienti kvôli nim trpeli / Magazin vymeniteľné funkčné nástavce, napríklad vo forme vidlice alebo háku. Hoci táto alternatíva bola užitočná, stále nemohla výrazne zlepšiť kvalitu života pacienta.

vedci dlho hľadaliR. Wirt, D. R. Taylor, F. Finley. Rozpoznanie vzoru protézy paže: historická perspektíva - záverečná správa / Bulletin výskumu protetiky riešenie, ktoré by dokázalo premeniť protézu na plnohodnotnú časť tela ovládanú silou myšlienky. Prvé úspešné experimenty sa uskutočnili už v druhej polovici 20. storočia, avšak masová výroba takýchto končatín podariloOkrem ľudí: 8 organizácií, ktoré prinášajú bionické objavy / skladovateľné založiť až v 21. storočí. Vďaka vývoju bionickej technológie.

Tajomstvo práce robotických „paží“ alebo „nohy“ je v myosenzoroch: priľnú k svalovému tkanivu, reagujú na signály mozgu a prenášajú ich do protézy. Stačí sa zamyslieť nad želanou činnosťou a nová končatina ju vykoná. V dôsledku toho sa človek nemusí dlho prispôsobovať, vážne meniť návyky, vzdať sa koníčkov a športu.

Bionické technológie umožňujú čiastočne vytvárať napríklad aj iné typy protéz vidiace okoUmelé videnie: čo vidia ľudia s bionickými očami / Rozhovor a exoskeletonEkso bionika.

Niektoré moderné protetické ruky vám dokonca umožňujú cítiť! Napríklad Modular Prosthetic Limb, ktorý vyvinutéModulárna protetická končatina / Laboratórium aplikovanej fyziky Johnsa Hopkinsa na Univerzite Johnsa Hopkinsa. V jeho vnútri je viac ako 100 senzorov, ktoré reagujú na teplotu, textúru a umiestnenie objektu.

4. Génová terapia in vivo

Možnosť liečby dedičných ochorení spôsobených poruchou určitého génu, ako je cystická fibróza alebo spinálna svalová atrofia, začaťT. Friedmann, R. Roblin. Génová terapia pre ľudské genetické choroby?: Návrhy na genetickú manipuláciu u ľudí vyvolávajú zložité vedecké a etické problémy / Veda diskutované v 70. rokoch 20. storočia. Odvtedy objavilGénová terapia – kedy sa liečia gény? / Genotek niekoľko technológií na „opravu“ stavu pacienta: zavedenie nového génu, vypnutie starého alebo jeho nahradenie zdravou kópiou.

Posledný dlhý čas sa uskutočnil iba ex vivo: potrebný materiál bol odobratý z tela, ošetrený v laboratóriu a potom zdravý implantovaný späť do tela. Niektoré z génových chorôb sa však týmto spôsobom vyliečiť nedajú: nie každá bunka sa dá úspešne kultivovať mimo tela. Vedci preto hľadali inú cestu. A našli to v génovej terapii in vivo: v tomto prípade sa liek podáva pacientovi a korekcia génu dejeGénová terapia: Zoznámte sa s liekmi budúcnosti / biomolekulami priamo vo vnútri tela.

Prvý takýto nástroj bol zaregistrovaný v Európe v roku 2012. Volal sa Glybera a mal pomôcť ľuďom s nedostatkom génu LPL, ktorý spôsobuje hromadenie triglyceridov a ťažkú ​​pankreatitídu. Liek bol však prerušený a už v roku 2017 odvolalGlybera / Európska agentúra pre lieky jeho registrácia: bola malá potreba a existovali jednoduchšie a nákladovo efektívnejšie možnosti liečby.

Odvtedy sa objavilo niekoľko ďalších liekov, už úspešnejších. Napríklad Luxturna lieči Leberovu amaurózu, vzácnu formu dedičnej slepoty, a Zolgensma lieči určité typy spinálnej svalovej atrofie.

5. Robotický chirurg

Pomocné roboty sú potrebné nielen na uľahčenie práce chirurga, ale aj na dosiahnutie úspešného výsledku pri obzvlášť presných operáciách, napríklad na mozgu. Experimenty s takýmito technológiami sa začali v 80. rokoch minulého storočia. Potom vzniklo niekoľko strojov naraz. Medzi nimi:

• Arthrobot. On umiestnenýPrvý chirurgický robot na svete / The Medical Post a fixovali nohu pacienta počas operácie - umožnili odmietnuť zapojenie asistentov do tejto práce.
• PUMA-560. použitéPUMA 560/Britannica na prvú robotickú biopsiu. Stroj určil požadované miesto vpichu ihly na základe tomografických údajov.
• PROBOT. PomoholProbot/Imperial College London vykonávať presné operácie na prostate.
• ROBODOC. zjednodušenéRobodoc’ vykonáva prvú úspešnú operáciu na človeku / UPI artroplastika kĺbov, kvôli vyrezaniu presnej oblasti bedrovej kosti.

Všetky sa však používali súkromne a skôr experimentálne. Úplne prvým robotom, ktorého začali masívne priťahovať chirurgovia, bol „Da Vinci» (Schválenie FDA, Ministerstvo zdravotníctva USA, dostalChirurgický systém da Vinci / Drogové hodinky v roku 2000). Umožňuje vykonávať zložité operácie minimálne invazívnym spôsobom, to znamená s čo najmenšou ujmou pre pacienta. Využitie nájde v kardio a neurochirurgii, urológii, gynekológii a iných odboroch.

„da Vinci“ má štyri „paže“, ale operáciu sám nevykonáva: ovláda ho chirurg pomocou konzoly. Mimochodom, nie nevyhnutne z vedľajšej miestnosti: môžete ovládať robota, bytieChirurg, ktorý operuje zo vzdialenosti 400 km / BBC aj stovky kilometrov ďaleko. Da Vinci sa používa v mnohých krajinách sveta. Napríklad v Rusku to pomohol vykonať viac ako 24,5 tisíc operácií.

6. Virtuálna mapa a rakovinová imunitná terapia

Každý rok na svete opraviťCancer Today / Svetová zdravotnícka organizácia milióny nových prípadov diagnostiky rôznych typov rakoviny. A vedci neustále pracujú na štúdiu onkologických ochorení: snažia sa pochopiť zvláštnosti bunkového správania a nájsť alternatívne účinné metódy liečby.

V posledných rokoch sa v tomto smere objavilo niekoľko zaujímavých objavov. Napríklad vedci z University of Cambridge vytvorili interaktívnu mapu rakovinového nádoru pomocou technológie VR. Ona je umožňuje3D model využíva VR na virtuálne skúmanie rakovinových buniek / Spring Wise „prechádzajte“ po jeho rôznych častiach, rovnako ako v online mapách miest, a podrobne preskúmajte každý zhluk buniek. Na vytvorenie mapy vedci odobrali biopsiu pacientovho nádoru, vzorku narezali na tenké plátky, vykonali sériu testov na získanie informácií o genetickom materiáli a nahrali údaje do systému. Program je možné aktualizovať stiahnutím nových informácií: zaznamenať a presne sledovať, ako nádor postupuje a ako jeho bunky interagujú.

Ďalší významný objav je už spojený s liečbou rakoviny. Vyrobili ho americkí a japonskí imunológovia James Ellison a Tasuku Honjo. Bez ohľadu na seba, oni objavilNobelova cena za fyziológiu alebo medicínu - 2018 / Elements mechanizmy v ľudskom tele, ktoré inhibujú prácu T-lymfocytov. Ak sú tieto mechanizmy znefunkčnené, imunitný systém začne s rakovinovými bunkami bojovať sám. Za svoju prácu vedci dostal Nobelova cena v roku 2018. Vďaka ich objavu vznikli lieky, ktoré odblokujú imunitný systém, najmä ipilimumab a nivolumab. Klinické štúdie šouJ. Larkin, V. Chiarion-Sileni, R. Gonzalez, J. Grob, P. Rutkowski, C. D. Lao, D. Schadendorf, J. Wagstaff, R. Dummer, P. F. Ferrucci, M. usmievavý. Päťročné prežitie s kombinovaným nivolumabom a ipilimumabom pri pokročilom melanóme / The New England Journal of Medicineže skutočne môžu zlepšiť výsledky liečby, napríklad melanómu (rakoviny kože).