Bionisk hand, genterapi in vivo och 4 mer betydande upptäckter inom medicin av XXI-talet

1. Artificiell intelligens

Neurala nätverk gör specialisternas arbete enklare och mer exakt. Till exempel AI burkArtificiell intelligens inom medicin / Dataintäkter diagnostisera sjukdomar: för detta analyserar programmet resultaten av screeningarna och letar sedan efter mönster. Dessutom sker allt mycket snabbare än om det skulle göras av en person.

Även artificiell intelligens kunnaE. L. Romm, I. F. Tsigelny. Artificiell intelligens vid läkemedelsbehandling / Årlig översyn av farmakologi och toxikologi automatisera processen att välja behandling baserat på den medicinska historien, och också avsevärt öka fartenAI inom läkemedelsindustrin och läkemedelsutveckling / Tec4med utveckling av läkemedel och vacciner. De tar vanligtvis flera år att utveckla och sätta i produktion, och AI kan minska tiden till ett år. Det utbildade nätverket kan både beräkna framgångsrika kombinationer och hitta den sannolika andelen framgång när de tillämpas. Det vill säga att rädda forskare från behovet av att slösa tid på mindre lovande alternativ.

Och det finns redan bevisade exempel. Ett läkemedel som uppfunnits med artificiell intelligens för att bekämpa tvångssyndrom har varit testatT. Burki. Ett nytt paradigm för läkemedelsutveckling / The Lancet offentligt 2020.

2. Bioprinting

Organtransplantation årligen hjälperUppskattat antal organtransplantationer i världen 2020 / Statista rädda hundratusentals människor runt om i världen. Men lämplig för donatorlever, hjärta eller njurtransplantation överhuvudtaget saknar, så det är enorma köer för sådana operationer.

Förmodligen kan bioprinting, 3D-printning av organ eller vävnader, lösa detta problem. Forskare runt om i världen experimenterar med denna teknik och har redan lärt sig hur man skapar hudFransk startup utvecklar unik teknologi för 4D-laserbioprinting av levande vävnad / 3D-medicinsk konferens, levervävnad3D Bioprinting / Organovo och ett hjärtaForskare 3D-printar ett hjärta med mänsklig vävnad och blodkärl / 3D Natives.

Bioprinting fungerar så här:

1. Forskare samlaSkriver ut framtiden: 3D-bioskrivare och deras användningsområden / Australian Academy of Science "bläck" för utskrift, det vill säga levande och friska celler. För att göra detta, ta antingen det önskade provet direkt från en person eller använd vuxna stamceller.
2. En modell av det önskade organet eller vävnaden skapas på en dator, ofta baserad på resultaten av en skanning eller MRI.
3. Skrivaren är laddad med "bläck" och annat organiskt eller syntetiskt material, såsom kollagen, som kommer att fungera som en bas.
4. Nästa steg är teknik. Skrivarhuvudena placerar gradvis biomaterialet på rätt ställen. Processen är långsam och tar timmar.

Även om sådana organ inte transplanteras till människor, används de endast för kliniska prövningar. Men benen tryckta på liknande sätt, bl.a skallben75 % av en mänsklig skalle ersatt med 3D-printat material / Extreme Techmänniskor har redan transplanterats. Möjligheterna att använda en 3D-skrivare inom medicinen är inte begränsade till detta. Så de vet redan hur man skriver ut mediciner på den: de första proverna lanseras till försäljning i USA redan 2016.

3. Bioniska proteser

Konstgjorda substitut för amputerade lemmar har använts av människor i tusentals år: träfingrar hittades3 000 år gammal trätåprotes upptäckt på egyptisk mumie / Live Science även mumier. Under lång tid utförde proteser antingen endast kosmetiska funktioner, eller utrustadeProtézy v minulosti: pacienti kvôli nim trpeli / Magazin utbytbara funktionella fästen, till exempel i form av en gaffel eller en krok. Även om detta alternativ var användbart kunde det fortfarande inte förbättra patientens livskvalitet avsevärt.

forskare länge vi letar efterR. Wirt, D. R. Taylor, F. Finley. Mönsterigenkänning av armproteser: ett historiskt perspektiv - en slutrapport / Bulletin of Prosthetics Research en lösning som kunde göra protesen till en fullvärdig del av kroppen, styrd av tankens kraft. De första framgångsrika experimenten ägde rum redan under andra hälften av 1900-talet, men massproduktionen av sådana lemmar lyckadesBeyond human: 8 organisationer som gör bioniska genombrott / Wareable etableras först på 2000-talet. Tack vare utvecklingen av bionisk teknik.

Hemligheten med robotens "armar" eller "ben" är i myosensorer: de klamrar sig fast vid muskelvävnad, svarar på hjärnans signaler och överför dem till protesen. Det räcker att tänka på den önskade åtgärden, och den nya lemmen kommer att utföra den. Som ett resultat behöver en person inte anpassa sig under lång tid, allvarligt ändra vanor, ge upp hobbyer och sporter.

Bionic teknologier gör det möjligt att skapa andra typer av proteser, till exempel delvis seende ögaArtificiell syn: vad människor med bioniska ögon ser / The Conversation och exoskelettEkso bionics.

Vissa moderna proteshänder låter dig till och med känna! Till exempel Modular Prosthetic Limb, som tagit framModular Prosthetic Limb / Johns Hopkins Applied Physics Laboratory vid Johns Hopkins University. Inuti den finns mer än 100 sensorer som reagerar på objektets temperatur, struktur och placering.

4. Genterapi in vivo

Möjligheten att behandla ärftliga sjukdomar orsakade av en funktionsfel i en viss gen, såsom cystisk fibros eller spinal muskelatrofi, StartT. Friedmann, R. Roblin. Genterapi för mänsklig genetisk sjukdom?: Förslag om genetisk manipulation hos människor väcker svåra vetenskapliga och etiska problem / Vetenskap diskuterades på 1970-talet. Sedan dess dök uppGenterapi – när behandlas gener? / Genotek flera tekniker för att "korrigera" patientens tillstånd: införandet av en ny gen, att stänga av den gamla eller ersätta den med en frisk kopia.

Den sista långa tiden utfördes endast ex vivo: det nödvändiga materialet togs från kroppen, behandlades i laboratoriet och implanterades sedan tillbaka i kroppen frisk. Vissa av gensjukdomarna kan dock inte botas på detta sätt: inte varje cell kan framgångsrikt odlas utanför kroppen. Därför letade forskare efter ett annat sätt. Och de hittade det i genterapi in vivo: i det här fallet administreras läkemedlet till patienten och korrigeringen av genen pågårGenterapi: Möt framtidens droger / Biomolekyl rakt in i kroppen.

Det första sådana verktyget registrerades i Europa 2012. Den hette Glybera och skulle hjälpa människor med en LPL-genbrist som orsakar triglyceriduppbyggnad och svår pankreatit. Läkemedlet avbröts dock och redan 2017 återkalladeGlybera / Europeiska läkemedelsmyndigheten dess registrering: det fanns lite behov av det, och det fanns enklare och mer kostnadseffektiva behandlingsalternativ.

Sedan dess har flera fler droger dykt upp, redan mer framgångsrika. Luxturna behandlar till exempel Lebers amauros, en sällsynt form av ärftlig blindhet, och Zolgensma behandlar vissa typer av spinal muskelatrofi.

5. Robotkirurg

Assisterande robotar behövs inte bara för att underlätta kirurgens arbete, utan också för att få ett framgångsrikt resultat vid särskilt exakta operationer, till exempel på hjärnan. Experiment med sådan teknik började på 1980-talet. Sedan skapades flera maskiner samtidigt. Bland dem:

• Arthrobot. han placeradVärldens första operationsrobot / The Medical Post och fixade patientens ben under operationen - fick vägra att involvera assistenter i detta arbete.
• PUMA-560. BegagnadePUMA 560/Britannica för den första robotbiopsien. Maskinen bestämde det önskade införingsstället för nålen baserat på tomografidata.
• PROBOT. HjälpteProbot/Imperial College London utföra exakta operationer på prostatan.
• ROBODOC. förenklatRobodoc’ utför den första framgångsrika operationen på människa/UPI ledproteser, på grund av att man skär ut det exakta området av höftbenet.

Alla användes dock privat och ganska experimentellt. Den allra första roboten, som började bli massivt attraherad till hjälp av kirurger, var "Da Vinci» (FDA-godkännande, US Department of Health, fickda Vinci Surgical System / Drugwatch år 2000). Det låter dig utföra komplexa operationer på ett minimalt invasivt sätt, det vill säga med minsta skada för patienten. Det kan användas inom hjärt- och neurokirurgi, urologi, gynekologi och andra områden.

"da Vinci" har fyra "armar", men han utför inte operationen själv: han kontrolleras av en kirurg som använder en konsol. Förresten, inte nödvändigtvis från nästa rum: du kan styra roboten, varelseKirurgen som opererar från 400 km bort / BBC till och med hundratals mil bort. Da Vinci används i många länder runt om i världen. Till exempel i Ryssland det hjälpte att utföra mer än 24,5 tusen operationer.

6. Virtuell karta och cancerimmunterapi

Varje år i världen fixeraCancer Today / World Heath Organization miljoner nya fall av diagnos av olika typer av cancer. Och forskare arbetar ständigt med studier av onkologiska sjukdomar: de försöker förstå särdragen hos cellbeteende och hitta alternativa effektiva behandlingsmetoder.

Under senare år har flera intressanta upptäckter dykt upp i denna riktning. Till exempel har forskare vid University of Cambridge skapat en interaktiv karta över en cancertumör med hjälp av VR-teknik. Hon är tillåter3D-modellen använder VR för att virtuellt undersöka cancerceller / Spring Wise "gå" genom dess olika delar, precis som i online-stadskartor, och undersök i detalj varje kluster av celler. För att skapa kartan tog forskarna en biopsi av patientens tumör, skar provet i tunna skivor, körde en serie tester för att samla information om det genetiska materialet och laddade upp data till systemet. Programmet kan uppdateras genom att ladda ner ny information: att registrera och observera exakt hur tumören fortskrider och hur dess celler interagerar.

En annan viktig upptäckt är redan kopplad till behandlingen av cancer. Den gjordes av de amerikanska och japanska immunologerna James Ellison och Tasuku Honjo. Oavsett varandra, de upptäcktNobelpriset i fysiologi eller medicin - 2018 / Elements mekanismer i människokroppen som hämmar T-lymfocyternas arbete. Om dessa mekanismer är inaktiverade börjar immunförsvaret bekämpa cancerceller på egen hand. För deras arbete, forskare fick Nobelpriset 2018. Tack vare deras upptäckt skapades läkemedel som avblockerar immunsystemet, särskilt ipilimumab och nivolumab. Kliniska tester visaJ. Larkin, V. Chiarion-Sileni, R. Gonzalez, J. Grob, P. Rutkowski, C. D. Lao, D. Schadendorf, J. Wagstaff, R. Dummer, P. F. Ferrucci, M. smiley. Femårsöverlevnad med kombinerat nivolumab och ipilimumab vid avancerad melanom / The New England Journal of Medicineatt de verkligen kan förbättra resultaten av behandling, till exempel melanom (hudcancer).