50 eksperti 34 eliitülikoolist näitavad, millistes olulistes meditsiini valdkondades on oodata läbimurdelisi arenguid, mis põhinevad biomeditsiinilise inseneeria tohututel edusammudel.
“Need suured väljakutsed pakuvad ainulaadseid võimalusi, mis võivad muuta inseneeria- ja meditsiinipraktikat,” ütles töörühma juhtiv autor, California San Diego ülikooli bioinseneeria osakonna professor Shankar Subramaniam. “Uuendused mitmemõõtmeliste andurite ja seadmete valdkonnas, humanoidsete #avatar-ide loomine ja erakordselt realistlikult ennustavate mudelite väljatöötamine, mida juhib AI – need kõik võivad radikaalselt muuta meie elustiili ja reageerimist patoloogiatele. Institutsioonid võivad muuta biomeditsiini- ja inseneriharidust, koolitades parimaid tegelema kõigi aegade kõige olulisema probleemiga – inimeste tervisega.”
Edusammud mõjutaksid paljusid haigusseisundeid ja haigusi – alates vähist ja diabeedist kuni siirdamiste ja proteesideni.
Biomeditsiiniinseneeria 5 suurt väljakutset
1. Täppistehnika ja täppismeditsiini ühendamine isikupärastatud füsioloogiaga avataride loomiseks.
Üha digitaalsemaks muutuval ajastul on meil tehnoloogiad, mis koguvad patsientide kohta tohutul hulgal andmeid, mida arstid saavad täiendada või neist uusi andmeid tuletada. Neid andmeid saab kasutada täpsete füsioloogiliste mudelite väljatöötamiseks, mida nimetatakse avatarideks. Need võtavad arvesse suurt hulka mõõtmistulemusi ja kaasuvaid haigusi, kasutatavaid ravimeid, võimalikke riske ja kulusid ning muid patsiendi individuaalseid andmeid. Kogu see info hulk kasutatakse ära ülipersonaliseeritud raviks, diagnoosimiseks, riskide prognoosimiseks. Täiustatud tehnoloogiad, nagu kantavad andurid ja digitaalsed kaksikud, võivad olla sellele väljakutsele lahenduse aluseks.
2. Kudede ja elundite loomine vastavalt individuaalsetele vajadustele
Koetehnoloogia on jõudmas pöördelisse perioodi, kus kudede ja elundite arendamine vastavalt individuaalsetele vajadustele kas püsivate või ajutiste implantaatidena on muutumas reaalsuseks. Selle arengu toetamiseks on vaja teha edusamme tüvirakkude inseneritöös ja tootmises koos abitehnoloogiatega, nagu geenide redigeerimine. Muid tüvirakutööriistu, nagu organ-kiibil (organ-on-a-chip, kiibiga ühendatud rakukultuuride kasvatamise seade, mis simuleerib terve organi või organsüsteemi tegevusi, mehaanikat ja füsioloogilist reaktsiooni), saab peagi luua, kasutades patsiendi enda rakke. Need võivad teha ennustusi konkreetse patsiendi kohta ja toimida avataridena.
3. Revolutsiooniline muutus neuroteadustes, mis kasutab tehisintellekti (AI) abi täiustatud ajuliideste süsteemide kujundamiseks
Tehisintellekti kasutades on meil võimalus analüüsida aju erinevaid seisundeid igapäevastes olukordades ja reaalses toimimises, et ilma operatsioonita kindlaks teha, kus ja milles viga seisneb. Tehnoloogia loomine, mis seda teeb, on tohutu ülesanne, kuid see on muutunud üha võimalikumaks. Aju proteesimine täiendab, asendab või laiendab funktsioone ning võib nii leevendada neuroloogilisi haigusi. Lisaks võivad aju anatoomia, füsioloogia ja käitumise modelleerimine tehisintellekti abil ning organoidide süntees aidata lahti harutada aju toimimise keerukat olemust ning tuua meid lähemale haiguste mõistmisele ja ravile.
4. Immuunsüsteemi kujundamine tervise ja heaolu tagamiseks
Immuunsüsteemi reguleerimise parema mõistmisega saame immuunsüsteemi strateegiliselt ära kasutada rakkude ümberkujundamiseks ravi eesmärgil. Immunoteraapia rakendamine vähiravis juba praegu näitab #bioinseneeria integreerimist vaktsiinide, genoomi, epigenoomi ja valgutehnoloogia uuendustega ning nanomeditsiini tehnoloogia, funktsionaalse genoomika ja sünteetiliste transkriptsioonide edusammudega.
5. Genoomide kujundamine ja projekteerimine organismide ümberkorraldamiseks ja genoomi häirete kontrolliks
Vaatamata kiirele arengule genoomikas viimastel aastakümnetel, on meie genoomi moodustava DNA konstrueerimisel takistusi. Inimese genoomi ja selle tegevuse kujundamise põhimõtete mõistmine aitab luua lahendusi paljudele erinevatele haiguste raviks. See hõlmab inimese rakkudesse uute funktsionaalsuste loomist, epigenoomi ja transkriptoomi tõhusat võimendamist ning uute rakupõhiste ravimite loomist. Lisaks sellele on geenitehnoloogia praktilise kasutuse teel endiselt suuri takistusi, mille puhul näeme, et biomeditsiinitehnoloogia on nende probleemide lahenduse komponent.
“Me elame enneolematul ajal, kus inseneri ja meditsiini kokkupuude loob inimeste tervise jaoks täiesti uudseid strateegiaid,” ütles Johns Hopkinsi ülikooli professor ja biomeditsiinitehnika osakonna direktor Michael Miller.
Allikas: #IEEE Open Journal of #Engineering in #Medicine and #Biology Image by Hihi.
2 thoughts on “5 läbimurret biomed-inseneerias, mis muudavad meditsiini”