Bionische hand, gentherapie in vivo en 4 andere belangrijke ontdekkingen in de geneeskunde van de eenentwintigste eeuw

1. Kunstmatige intelligentie

Neurale netwerken maken het werk van specialisten eenvoudiger en nauwkeuriger. Bijvoorbeeld, AI kanKunstmatige intelligentie in de geneeskunde / gegevensinkomsten diagnosticeren van ziekten: hiervoor analyseert het programma de resultaten van screenings en zoekt vervolgens naar patronen. Bovendien gebeurt alles veel sneller dan wanneer het door een persoon zou worden gedaan.

Ook kunstmatige intelligentie bekwaame. L. Rom, ik. F. Tsigelny. Kunstmatige intelligentie in medicamenteuze behandeling / Jaaroverzicht van farmacologie en toxicologie automatiseer het proces van het selecteren van een behandeling op basis van de medische geschiedenis, en ook aanzienlijk versnellenAI in de farmaceutische industrie en geneesmiddelenontwikkeling / Tec4med ontwikkeling van medicijnen en vaccins. Het duurt meestal enkele jaren om ze te ontwikkelen en in productie te nemen, en AI kan de tijd verkorten tot een jaar. Het getrainde netwerk is in staat om zowel succesvolle combinaties te berekenen als het waarschijnlijke succespercentage te vinden bij het toepassen ervan. Dat wil zeggen, om onderzoekers te behoeden voor de noodzaak om tijd te verspillen aan minder veelbelovende opties.

En er zijn al bewezen voorbeelden. Een door kunstmatige intelligentie uitgevonden medicijn om obsessief-compulsieve stoornis te bestrijden is getestT. Burki. Een nieuw paradigma voor de ontwikkeling van geneesmiddelen / The Lancet in het openbaar in 2020.

2. Bioprinting

Orgaantransplantatie jaarlijks helptGeschat aantal orgaantransplantaties wereldwijd in 2020 / Statista honderdduizenden mensen over de hele wereld redden. Maar helemaal geschikt voor donorlever-, hart- of niertransplantatie mist, dus er zijn enorme wachtrijen voor dergelijke operaties.

Waarschijnlijk kan bioprinting, 3D-printen van organen of weefsels, dit probleem oplossen. Wetenschappers over de hele wereld experimenteren met deze technologie en hebben al geleerd hoe ze moeten creëren huidFranse start-up ontwikkelt unieke technologie voor 4D-laserbioprinting van levend weefsel / 3D Medical Conference, leverweefsel3D Bioprinting / Organovo en een hartOnderzoekers 3D printen hart met menselijk weefsel en bloedvaten / 3D Natives.

Bioprinten werkt als volgt:

1. Wetenschappers verzamelenDe toekomst printen: 3D-bioprinters en hun toepassingen / Australian Academy of Science "inkt" voor afdrukken, dat wil zeggen, levende en gezonde cellen. Om dit te doen, neemt u het gewenste monster rechtstreeks van een persoon of gebruikt u volwassen stamcellen.
2. Op een computer wordt een model gemaakt van het gewenste orgaan of weefsel, vaak op basis van de resultaten van een scan of MRI.
3. De printer is geladen met "inkt" en ander organisch of synthetisch materiaal, zoals collageen, dat als basis zal dienen.
4. De volgende stap is technologie. De printerkoppen plaatsen het biomateriaal geleidelijk op de juiste plaatsen. Het proces is traag en duurt uren.

Hoewel dergelijke organen niet naar mensen worden getransplanteerd, worden ze alleen gebruikt voor klinische onderzoeken. Maar de botten zijn op een vergelijkbare manier afgedrukt, inclusief: schedel botten75% van een menselijke schedel vervangen door 3D-geprint materiaal / Extreme Techmensen zijn al getransplanteerd. De mogelijkheden van het gebruik van een 3D-printer in de geneeskunde zijn hier niet toe beperkt. Ze weten dus al hoe ze er medicijnen op moeten printen: de eerste samples gelanceerd al in 2016 te koop in de VS.

3. Bionische prothesen

Kunstmatige vervangingsmiddelen voor geamputeerde ledematen worden al duizenden jaren door mensen gebruikt: houten vingers gevonden3000 jaar oude houten teenprothese ontdekt op Egyptische mummie / WordsSideKick.com zelfs mummies. Lange tijd hadden prothesen ofwel alleen cosmetische functies, ofwel uitgerustProtézy v minulosti: pacienti kvôli nim trpeli / Magazin verwisselbare functionele opzetstukken, bijvoorbeeld in de vorm van een vork of een haak. Hoewel dit alternatief nuttig was, kon het de kwaliteit van leven van de patiënt nog steeds niet significant verbeteren.

wetenschappers lang Zochten naarR. Wirt, D. R. Taylor, F. Finley. Patroonherkenning van armprothesen: een historisch perspectief - een eindrapport / Bulletin van protheseonderzoek een oplossing die de prothese zou kunnen veranderen in een volwaardig deel van het lichaam, bestuurd door de kracht van het denken. De eerste succesvolle experimenten vonden al plaats in de tweede helft van de 20e eeuw, maar de massaproductie van dergelijke ledematen geslaagdBeyond human: 8 organisaties die bionische doorbraken maken / Wareable pas in de 21e eeuw worden vastgesteld. Dankzij de ontwikkeling van bionische technologie.

Het geheim van het werk van robotachtige "armen" of "benen" zit in myosensoren: ze klampen zich vast aan spierweefsel, reageren op hersensignalen en geven ze door aan de prothese. Het is voldoende om na te denken over de gewenste actie en de nieuwe ledemaat zal deze uitvoeren. Als gevolg hiervan hoeft een persoon zich niet lang aan te passen, gewoonten serieus te veranderen, hobby's en sport op te geven.

Bionische technologieën maken het mogelijk om andere soorten prothesen te maken, bijvoorbeeld gedeeltelijk ziende oogKunstmatig zicht: wat mensen met bionische ogen zien / The Conversation en exoskeletEkso bionica.

Sommige moderne prothetische handen laten je zelfs voelen! Bijvoorbeeld modulaire prothetische ledematen, die: ontwikkeldeModulaire prothetische ledematen / Johns Hopkins Applied Physics Laboratory aan de Johns Hopkins-universiteit. Binnenin zitten meer dan 100 sensoren die reageren op de temperatuur, textuur en locatie van het object.

4. Gentherapie in vivo

De mogelijkheid om erfelijke ziekten te behandelen die worden veroorzaakt door een storing van een bepaald gen, zoals cystische fibrose of spinale musculaire atrofie, beginT. Friedmann, R. Robijn. Gentherapie voor genetische aandoeningen bij de mens?: Voorstellen voor genetische manipulatie bij mensen roepen moeilijke wetenschappelijke en ethische problemen op / Wetenschap besproken in de jaren zeventig. Vanaf dat moment verscheenGentherapie - wanneer worden genen behandeld? / Genotek verschillende technologieën om de toestand van de patiënt te "corrigeren": de introductie van een nieuw gen, het uitschakelen van het oude of het vervangen door een gezonde kopie.

De laatste lange tijd werd alleen ex vivo uitgevoerd: het benodigde materiaal werd uit het lichaam gehaald, in het laboratorium behandeld en vervolgens gezond terug in het lichaam geïmplanteerd. Sommige genziekten kunnen echter niet op deze manier worden genezen: niet elke cel kan met succes buiten het lichaam worden gekweekt. Daarom zochten wetenschappers naar een andere manier. En ze vonden het in gentherapie in vivo: in dit geval wordt het medicijn aan de patiënt toegediend en de correctie van het gen aan de handGentherapie: maak kennis met de medicijnen van de toekomst / biomolecuul recht in het lichaam.

De eerste dergelijke tool werd in 2012 in Europa geregistreerd. Het heette Glybera en was bedoeld om mensen te helpen met een LPL-gendeficiëntie die de opbouw van triglyceriden en ernstige pancreatitis veroorzaakt. Het medicijn werd echter stopgezet en al in 2017 teruggeroepenGlybera / Europees Geneesmiddelenbureau de registratie ervan: er was weinig behoefte aan en er waren eenvoudigere en meer kosteneffectieve behandelingsopties.

Sindsdien zijn er nog meer medicijnen verschenen, al succesvoller. Luxturna behandelt bijvoorbeeld Leber's amaurose, een zeldzame vorm van erfelijke blindheid, en Zolgensma behandelt bepaalde soorten spinale musculaire atrofie.

5. robot chirurg

Assistent-robots zijn niet alleen nodig om het werk van de chirurg te vergemakkelijken, maar ook om een ​​succesvol resultaat te krijgen bij bijzonder nauwkeurige operaties, bijvoorbeeld aan de hersenen. Experimenten met dergelijke technologieën begonnen in de jaren tachtig. Vervolgens werden er meerdere machines tegelijk gemaakt. Onder hen:

• Arthrobot. Hij gepositioneerd's Werelds eerste chirurgische robot / The Medical Post en fixeerde het been van de patiënt tijdens de operatie - mocht weigeren assistenten bij dit werk te betrekken.
• PUMA‑560. gebruiktPUMA 560/Britannica voor de eerste robotbiopsie. De machine bepaalde de gewenste inbrengplaats van de naald op basis van tomografiegegevens.
• PROBOT. geholpenProbot/Imperial College London nauwkeurige operaties aan de prostaat uitvoeren.
• ROBODOC. vereenvoudigdRobodoc' voert eerste succesvolle operatie uit op mens / UPI gezamenlijke artroplastiek, vanwege het uitsnijden van het exacte gebied van het heupbot.

Ze werden echter allemaal privé en nogal experimenteel gebruikt. De allereerste robot, die massaal begon te worden aangetrokken tot de hulp van chirurgen, was "Da Vinci» (FDA-goedkeuring, Amerikaanse ministerie van Volksgezondheid, gekregenda Vinci Chirurgisch Systeem / Drugwatch in 2000). Hiermee kunt u complexe operaties uitvoeren op een minimaal invasieve manier, dat wil zeggen met de minste schade voor de patiënt. Het kan worden gebruikt in cardio- en neurochirurgie, urologie, gynaecologie en andere gebieden.

"da Vinci" heeft vier "armen", maar hij voert de operatie niet zelf uit: hij wordt bestuurd door een chirurg met behulp van een console. Trouwens, niet per se vanuit de volgende kamer: je kunt de robot besturen, het zijnDe chirurg die opereert op 400 km afstand / BBC zelfs honderden kilometers verderop. Da Vinci wordt in veel landen over de hele wereld gebruikt. In Rusland is het bijvoorbeeld hielpen om meer dan 24,5 duizend operaties uit te voeren.

6. Virtuele kaart en immuuntherapie tegen kanker

Elk jaar in de wereld reparerenCancer Today / Wereldgezondheidsorganisatie miljoenen nieuwe gevallen van diagnose van verschillende soorten kanker. En wetenschappers werken voortdurend aan de studie van oncologische ziekten: ze proberen de eigenaardigheden van celgedrag te begrijpen en alternatieve effectieve behandelmethoden te vinden.

In de afgelopen jaren zijn er verschillende interessante ontdekkingen in deze richting gedaan. Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben bijvoorbeeld een interactieve kaart gemaakt van een kankergezwel met behulp van VR-technologie. Zij is staat toe3D-model gebruikt VR om kankercellen virtueel te onderzoeken / Spring Wise "loop" door de verschillende delen, net als in online stadsplattegronden, en onderzoek in detail elk cluster van cellen. Om de kaart te maken, namen de wetenschappers een biopsie van de tumor van de patiënt, sneden het monster in dunne plakjes, voerden een reeks tests uit om informatie over het genetische materiaal te verzamelen en uploadden de gegevens in het systeem. Het programma kan worden bijgewerkt door nieuwe informatie te downloaden: om precies vast te leggen en te observeren hoe de tumor zich ontwikkelt en hoe zijn cellen op elkaar inwerken.

Een andere belangrijke ontdekking houdt al verband met de behandeling van kanker. Het is gemaakt door de Amerikaanse en Japanse immunologen James Ellison en Tasuku Honjo. Ongeacht elkaar, ze ontdektNobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde - 2018 / Elementen mechanismen in het menselijk lichaam die het werk van T-lymfocyten remmen. Als deze mechanismen worden uitgeschakeld, begint het immuunsysteem zelf kankercellen te bestrijden. Voor hun werk, wetenschappers gekregen Nobelprijs 2018. Dankzij hun ontdekking zijn er medicijnen gemaakt die het immuunsysteem deblokkeren, met name ipilimumab en nivolumab. Klinische proeven tonenJ. Larkin, V. Chiarion-Sileni, R. Gonzalez, J. Grob, P. Rutkowski, C. D. Lao, D. Schadendorf, J. Wagstaff, R. Dimmer, P. F. Ferrucci, M. smiley. Vijfjarige overleving met gecombineerd nivolumab en ipilimumab bij gevorderd melanoom / The New England Journal of Medicinedat ze de resultaten van behandeling, bijvoorbeeld melanoom (huidkanker), echt kunnen verbeteren.