Bioniskā roka, gēnu terapija in vivo un vēl 4 nozīmīgi atklājumi medicīnā XXI gs

1. Mākslīgais intelekts

Neironu tīkli padara speciālistu darbu vieglāku un precīzāku. Piemēram, AI varMākslīgais intelekts medicīnā / Datu ieņēmumi diagnosticēt slimības: šim nolūkam programma analizē skrīninga rezultātus un pēc tam meklē modeļus. Turklāt viss notiek daudz ātrāk nekā tad, ja to izdarītu cilvēks.

Arī mākslīgais intelekts spējE. L. Romm, es. F. Cigelnijs. Mākslīgais intelekts narkotiku ārstēšanā / Farmakoloģijas un toksikoloģijas gada pārskats automatizēt ārstēšanas atlases procesu, pamatojoties uz slimības vēsturi, kā arī ievērojami paātrinātAI farmācijas rūpniecībā un zāļu izstrādē / Tec4med zāļu un vakcīnu izstrāde. To izstrāde un ieviešana parasti prasa vairākus gadus, un mākslīgais intelekts var samazināt laiku līdz vienam gadam. Apmācītais tīkls spēj gan aprēķināt veiksmīgas kombinācijas, gan atrast iespējamo veiksmes procentuālo daļu, tās piemērojot. Tas ir, lai glābtu pētniekus no nepieciešamības tērēt laiku mazāk perspektīvām iespējām.

Un jau ir pārbaudīti piemēri. Ir bijis mākslīgā intelekta izgudrots medikaments, lai cīnītos pret obsesīvi-kompulsīviem traucējumiem pārbaudītsT. Burki. Jauna paradigma zāļu izstrādei / The Lancet Publiski 2020.

2. Biodrukāšana

Orgānu transplantācija katru gadu palīdzParedzamais orgānu transplantāciju skaits visā pasaulē 2020. gadā / Statista izglābt simtiem tūkstošu cilvēku visā pasaulē. Bet der donoru aknu, sirds vai nieres transplantācijai vispār trūkst, tāpēc uz šādām operācijām ir milzīgas rindas.

Iespējams, biodruka, orgānu vai audu 3D drukāšana, var atrisināt šo problēmu. Zinātnieki visā pasaulē eksperimentē ar šo tehnoloģiju un jau ir iemācījušies radīt ādaFrancijas jaunuzņēmums izstrādā unikālu tehnoloģiju dzīvu audu 4D lāzera biodrukāšanai / 3D medicīnas konference, aknu audi3D biodrukāšana / Organovo un sirdsPētnieki 3D izdrukā sirdi ar cilvēka audiem un asinsvadiem / 3D vietējie iedzīvotāji.

Biodrukāšana darbojas šādi:

1. Zinātnieki savāktNākotnes drukāšana: 3D bioprinteri un to lietojumi / Austrālijas Zinātņu akadēmija "tinte" drukāšanai, tas ir, dzīvām un veselām šūnām. Lai to izdarītu, vai nu ņemiet vajadzīgo paraugu tieši no personas, vai izmantojiet pieaugušo cilmes šūnas.
2. Datorā tiek izveidots vēlamā orgāna vai audu modelis, bieži pamatojoties uz skenēšanas vai MRI rezultātiem.
3. Printeris ir ielādēts ar "tinti" un citu organisku vai sintētisku materiālu, piemēram, kolagēnu, kas darbosies kā pamats.
4. Nākamais ir tehnoloģija. Printera galviņas pakāpeniski novieto biomateriālu pareizajās vietās. Process ir lēns un aizņem stundas.

Lai gan šādi orgāni netiek pārstādīti cilvēkiem, tos izmanto tikai klīniskiem pētījumiem. Bet kauli drukāti līdzīgā veidā, tai skaitā galvaskausa kauli75% cilvēka galvaskausa aizstāti ar 3D drukātu materiālu / Extreme Techcilvēki jau ir transplantēti. Ar to 3D printera izmantošanas iespējas medicīnā neaprobežojas. Tātad, viņi jau zina, kā uz tā uzdrukāt zāles: pirmie paraugi palaists pārdošanā ASV jau 2016. gadā.

3. Bioniskās protēzes

Mākslīgie amputēto ekstremitāšu aizstājēji ir izmantoti tūkstošiem gadu: koka pirksti atrastsUz Ēģiptes māmiņas atklāta 3000 gadus veca koka pirksta protēze / Dzīvā zinātne pat mūmijas. Ilgu laiku protēzes vai nu pildīja tikai kosmētiskās funkcijas, vai aprīkotsProtézy v minulosti: pacienti kvôli nim trpeli / Magazin maināmi funkcionālie stiprinājumi, piemēram, dakšiņas vai āķa veidā. Lai gan šī alternatīva bija noderīga, tā tomēr nevarēja būtiski uzlabot pacienta dzīves kvalitāti.

zinātnieki ilgi meklējaR. Vērts, D. R. Teilors, F. Finlijs. Roku protēžu modeļa atpazīšana: vēsturiska perspektīva — gala ziņojums / Protezēšanas pētījumu biļetens risinājums, kas varētu pārvērst protēzi par pilnvērtīgu ķermeņa daļu, ko vada domas spēks. Pirmie veiksmīgie eksperimenti notika jau 20. gadsimta otrajā pusē, tomēr šādu ekstremitāšu masveida ražošana izdevāsBeyond human: 8 organizācijas, kas veic bioniskus sasniegumus / Wareable tiks izveidota tikai 21. gadsimtā. Pateicoties bionisko tehnoloģiju attīstībai.

Robotu “roku” vai “kāju” darba noslēpums ir miosensoros: tie pieķeras muskuļu audiem, reaģē uz smadzeņu signāliem un pārraida tos uz protēzi. Pietiek domāt par vēlamo darbību, un jaunā ekstremitāte to veiks. Rezultātā cilvēkam nav nepieciešams ilgstoši pielāgoties, nopietni mainīt ieradumus, atteikties no vaļaspriekiem un sporta.

Bioniskās tehnoloģijas ļauj izveidot cita veida protēzes, piemēram, daļēji redzoša acsMākslīgā redze: ko redz cilvēki ar bioniskām acīm / Saruna un eksoskeletsEkso bionika.

Dažas mūsdienu protēžu rokas ļauj pat just! Piemēram, Modular Prosthetic Limb, kas izstrādātaModulārā ekstremitāšu protezēšana / Džona Hopkinsa lietišķās fizikas laboratorija Džona Hopkinsa universitātē. Tā iekšpusē ir vairāk nekā 100 sensoru, kas reaģē uz objekta temperatūru, tekstūru un atrašanās vietu.

4. Gēnu terapija in vivo

Iespēja ārstēt iedzimtas slimības, ko izraisa noteikta gēna darbības traucējumi, piemēram, cistiskā fibroze vai mugurkaula muskuļu atrofija, sāktT. Frīdmans, R. Roblins. Cilvēka ģenētisko slimību gēnu terapija?: priekšlikumi par ģenētiskām manipulācijām ar cilvēkiem rada sarežģītas zinātniskas un ētiskas problēmas / Zinātne apspriests 1970. gados. Kopš tā laika parādījāsGēnu terapija – kad tiek ārstēti gēni? / Genotek vairākas tehnoloģijas pacienta stāvokļa "labošanai": jauna gēna ievadīšana, vecā izslēgšana vai aizstāšana ar veselīgu kopiju.

Pēdējo ilgu laiku tika veikts tikai ex vivo: no ķermeņa tika izņemts nepieciešamais materiāls, apstrādāts laboratorijā un pēc tam vesels implantēts atpakaļ ķermenī. Tomēr dažas no gēnu slimībām nevar izārstēt šādā veidā: ne katru šūnu var veiksmīgi kultivēt ārpus ķermeņa. Tāpēc zinātnieki meklēja citu ceļu. Un viņi to atrada gēnu terapijā in vivo: šajā gadījumā pacientam tiek ievadītas zāles un gēna korekcija. notiekGēnu terapija: iepazīstieties ar nākotnes zālēm / biomolekulu tieši ķermeņa iekšienē.

Pirmais šāds rīks Eiropā tika reģistrēts 2012. gadā. To sauca par Glybera, un tam bija paredzēts palīdzēt cilvēkiem ar LPL gēna deficītu, kas izraisa triglicerīdu palielināšanos un smagu pankreatītu. Tomēr zāles tika pārtrauktas un jau 2017. g atgādinājaGlybera / Eiropas Zāļu aģentūra tā reģistrācija: tā nebija vajadzīga, un bija vienkāršākas un izmaksu ziņā efektīvākas ārstēšanas iespējas.

Kopš tā laika ir parādījušās vēl vairākas zāles, jau veiksmīgākas. Piemēram, Luxturna ārstē Lēbera amaurozi, kas ir reta iedzimta akluma forma, un Zolgensma ārstē noteikta veida mugurkaula muskuļu atrofiju.

5. Robots ķirurgs

Roboti palīgi nepieciešami ne tikai ķirurga darba atvieglošanai, bet arī veiksmīga rezultāta iegūšanai īpaši precīzās operācijās, piemēram, smadzenēs. Eksperimenti ar šādām tehnoloģijām sākās pagājušā gadsimta astoņdesmitajos gados. Tad tika izveidotas vairākas mašīnas vienlaikus. Starp viņiem:

• Arthrobot. Viņš novietotsPasaulē pirmais ķirurģiskais robots / The Medical Post un operācijas laikā fiksēja pacienta kāju - ļāva atteikties no palīgu iesaistīšanas šajā darbā.
• PUMA-560. lietotsPUMA 560/Britannica pirmajai robotizētajai biopsijai. Aparāts noteica vēlamo adatas ievietošanas vietu, pamatojoties uz tomogrāfijas datiem.
• PROBOT. PalīdzējaProbot / Londonas Imperiālā koledža veikt precīzas prostatas operācijas.
• ROBODOKS. vienkāršotsRobodoc veic pirmo veiksmīgo cilvēka/UPI operāciju locītavu endoprotezēšana, jo tiek izgriezts precīzs gūžas kaula laukums.

Tomēr tie visi tika izmantoti privāti un drīzāk eksperimentāli. Pats pirmais robots, kuru sāka masveidā piesaistīt ķirurgu palīdzība, bija "Da Vinči» (FDA apstiprinājums, ASV Veselības ministrija, ieguvada Vinci ķirurģiskā sistēma / Drugwatch 2000. gadā). Tas ļauj veikt sarežģītas operācijas minimāli invazīvā veidā, tas ir, ar vismazāko kaitējumu pacientam. To var izmantot kardioķirurģijā un neiroķirurģijā, uroloģijā, ginekoloģijā un citās jomās.

"da Vinci" ir četras "rokas", taču viņš pats neveic operāciju: viņu kontrolē ķirurgs, izmantojot pulti. Starp citu, ne obligāti no blakus istabas: jūs varat vadīt robotu, būtneĶirurgs, kurš operē 400 km attālumā / BBC pat simtiem jūdžu attālumā. Da Vinci izmanto daudzās pasaules valstīs. Piemēram, Krievijā tā palīdzēja veikt vairāk nekā 24,5 tūkst.

6. Virtuālā karte un vēža imūnterapija

Katru gadu pasaulē labotVēzis šodien / Pasaules Veselības organizācija miljoniem jaunu dažādu vēža veidu diagnozes gadījumu. Un zinātnieki pastāvīgi strādā pie onkoloģisko slimību izpētes: viņi cenšas izprast šūnu uzvedības īpatnības un atrast alternatīvas efektīvas ārstēšanas metodes.

Pēdējos gados šajā virzienā ir parādījušies vairāki interesanti atklājumi. Piemēram, Kembridžas universitātes pētnieki ir izveidojuši interaktīvu vēža audzēja karti, izmantojot VR tehnoloģiju. Viņa ir ļauj3D modelis izmanto VR, lai virtuāli pārbaudītu vēža šūnas / Spring Wise “izstaigājiet” tās dažādās daļas, tāpat kā tiešsaistes pilsētu kartēs, un detalizēti izpētiet katru šūnu kopu. Lai izveidotu karti, zinātnieki paņēma pacienta audzēja biopsiju, sagrieza paraugu plānās šķēlēs, veica virkni testu, lai savāktu informāciju par ģenētisko materiālu, un augšupielādēja datus sistēmā. Programmu var atjaunināt, lejupielādējot jaunu informāciju: reģistrēt un novērot, kā tieši audzējs progresē un kā tā šūnas mijiedarbojas.

Vēl viens svarīgs atklājums jau ir saistīts ar vēža ārstēšanu. To izgatavoja amerikāņu un japāņu imunologi Džeimss Elisons un Tasuku Honjo. Neatkarīgi viens no otra viņi atklājaNobela prēmija fizioloģijā vai medicīnā — 2018 / Elements mehānismi cilvēka organismā, kas kavē T-limfocītu darbību. Ja šie mehānismi ir atspējoti, imūnsistēma pati sāk cīnīties ar vēža šūnām. Par savu darbu, zinātnieki ieguva Nobela prēmija 2018. gadā. Pateicoties viņu atklājumam, tika radītas zāles, kas atbloķē imūnsistēmu, jo īpaši ipilimumabs un nivolumabs. Klīniskie pētījumi parādītDž. Larkins, V. Chiarion-Sileni, R. Gonsaless, Dž. Grobs, P. Rutkovskis, C. D. Laosa, D. Šēdendorfs, Dž. Vāgstafs, R. Dumers, P. F. Feruči, M. smaidiņš. Piecu gadu izdzīvošana ar kombinētu nivolumabu un ipilimumabu progresējošas melanomas gadījumā / The New England Journal of Medicineka tie patiešām var uzlabot ārstēšanas rezultātus, piemēram, melanomas (ādas vēža) gadījumā.