Taiklūs šūviai sergant

Ieškome veiksmingo gydymo ir vakcinos nuo koronaviruso ir jo infekcijos. Šiuo metu mes neturime vaistų, kurių veiksmingumas būtų įrodytas. Tačiau yra ir kitas būdas kovoti su ligomis, labiau susijęs su technologijų pasauliu nei biologija ir medicina...

1998 metais, t.y. tuo metu, kai amerikiečių tyrinėtojas, Kevinas Tracy (1), atliko savo eksperimentus su žiurkėmis, jokio ryšio tarp klajoklio nervo ir imuninės sistemos organizme nepastebėta. Toks derinys buvo laikomas beveik neįmanomu.

Tačiau Treisė buvo tikra, kad egzistuoja. Jis prie gyvūno nervo prijungė rankinį elektrinį impulsų stimuliatorių ir gydė pakartotiniais „šūviais“. Tada jis davė žiurkei TNF (naviko nekrozės faktorių), baltymą, susijusį su gyvūnų ir žmonių uždegimu. Gyvūnas turėjo ūmiai užsidegti per valandą, tačiau apžiūrėjus buvo nustatyta, kad TNF blokuojamas 75 proc.

Paaiškėjo, kad nervų sistema veikė kaip kompiuterio terminalas, su kuriuo galite arba užkirsti kelią infekcijai, kol ji neprasidėjo, arba sustabdyti jos vystymąsi.

Teisingai užprogramuoti elektriniai impulsai, veikiantys nervų sistemą, gali pakeisti brangių, ligonio sveikatai neabejingų vaistų poveikį.

Kūno nuotolinio valdymo pultas

Šis atradimas atidarė naują filialą, pavadintą bioelektronika, kuri ieško vis daugiau miniatiūrinių techninių sprendimų organizmo stimuliavimui, siekiant sukelti kruopščiai suplanuotas reakcijas. Technika dar tik pradeda formuotis. Be to, kyla rimtų rūpesčių dėl elektroninių grandinių saugumo. Tačiau, palyginti su vaistais, jis turi didžiulių pranašumų.

2014 m. gegužę Tracy tai pasakė „New York Times“. bioelektroninės technologijos gali sėkmingai pakeisti farmacijos pramonę ir pastaraisiais metais tai kartojo dažnai.

Jo įkurta įmonė „SetPoint Medical“ (2) pirmą kartą naują terapiją pritaikė dvylikos savanorių grupei iš Bosnijos ir Hercegovinos prieš dvejus metus. Į jų kaklą buvo implantuoti mažyčiai klajoklio nervo stimuliatoriai, skleidžiantys elektrinius signalus. Aštuoniems žmonėms tyrimas buvo sėkmingas – atlėgo ūmus skausmas, normalizavosi uždegimą skatinančių baltymų lygis, o svarbiausia, naujasis metodas nesukėlė rimtų šalutinių poveikių. Jis sumažino TNF lygį apie 80%, visiškai jo nepanaikindamas, kaip tai daroma su farmakoterapija.

2. Bioelektroninė mikroschema SetPoint Medical

Po ilgus metus trukusių laboratorinių tyrimų 2011 m. „SetPoint Medical“, į kurią investavo farmacijos įmonė „GlaxoSmithKline“, pradėjo klinikinius nervus stimuliuojančių implantų, skirtų kovai su ligomis, tyrimus. Dviem trečdaliams tyrime dalyvavusių pacientų, kurių kakle buvo implantuoti ilgesni nei 19 cm ilgio implantai, prijungti prie klajoklio nervo, pagerėjo, sumažėjo skausmas ir patinimas. Mokslininkai teigia, kad tai tik pradžia, ir jie planuoja jas gydyti elektriniu stimuliavimu nuo kitų ligų, tokių kaip astma, diabetas, epilepsija, nevaisingumas, nutukimas ir net vėžys. Žinoma, taip pat ir infekcijų, tokių kaip COVID-XNUMX.

Iš esmės bioelektronika yra paprasta. Trumpai tariant, jis perduoda signalus į nervų sistemą, kurie liepia kūnui atsigauti.

Tačiau, kaip visada, problema slypi detalėse, tokiose kaip teisingas aiškinimas ir nervų sistemos elektrinės kalbos vertimas. Saugumas yra kita problema. Juk kalbame apie elektroninius įrenginius, belaidžiu būdu prijungtus prie tinklo (3), o tai reiškia -.

Kaip jis kalba Anandas Ragunatanas, Purdue universiteto elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius, bioelektronika „suteikia man nuotolinį kažkieno kūno valdymą“. Tai irgi rimtas išbandymas. miniatiūrizavimas, įskaitant efektyvaus prisijungimo prie neuronų tinklų metodus, kurie leistų gauti reikiamą duomenų kiekį.

Source 3Brain implantai, kurie bendrauja belaidžiu ryšiu

Bioelektronika neturėtų būti painiojama su biokibernetika (tai yra biologinė kibernetika), nei su bionika (kuri kilo iš biokibernetikos). Tai yra atskiros mokslo disciplinos. Jų bendras vardiklis yra nuoroda į biologines ir technines žinias.

Ginčai dėl gerų optiškai aktyvuojamų virusų

Šiandien mokslininkai kuria implantus, galinčius tiesiogiai susisiekti su nervų sistema, bandydami kovoti su įvairiomis sveikatos problemomis – nuo ​​vėžio iki peršalimo.

Jei mokslininkams pasisektų ir bioelektronika plačiai išplistų, milijonai žmonių vieną dieną galėtų vaikščioti su kompiuteriais, prijungtais prie nervų sistemos.

Svajonių sferoje, bet ne visai nerealių, yra, pavyzdžiui, išankstinio įspėjimo sistemos, kurios, naudodamos elektrinius signalus, akimirksniu aptinka tokio koronaviruso „apsilankymą“ organizme ir nukreipia į jį ginklus (farmakologinius ar net nanoelektroninius). . agresorius, kol jis neužpuls visos sistemos.

Tyrėjai stengiasi rasti metodą, kuris vienu metu suprastų šimtų tūkstančių neuronų signalus. Tiksli registracija ir analizė būtina bioelektronikaikad mokslininkai galėtų nustatyti neatitikimus tarp pagrindinių sveikų žmonių nervinių signalų ir signalų, kuriuos sukuria tam tikra liga sergantis asmuo.

Tradicinis būdas įrašyti neuroninius signalus yra naudoti mažyčius zondus su viduje esančiais elektrodais, vadinamus. Pavyzdžiui, prostatos vėžio tyrėjas gali pritvirtinti spaustukus prie nervo, susieto su sveikos pelės prostata, ir įrašyti veiklą. Tą patį būtų galima padaryti ir su būtybe, kurios prostata buvo genetiškai modifikuota, kad susidarytų piktybiniai navikai. Palyginus neapdorotus abiejų metodų duomenis, bus nustatyta, kiek skiriasi vėžiu sergančių pelių nervų signalai. Remiantis tokiais duomenimis, korekcinis signalas galėtų būti užprogramuotas į bioelektroninį įrenginį, skirtą vėžiui gydyti.

Bet jie turi trūkumų. Vienu metu jie gali pasirinkti tik vieną langelį, todėl nerenka pakankamai duomenų, kad matytų bendrą vaizdą. Kaip jis kalba Adamas E. Cohenas, Harvardo chemijos ir fizikos profesorius, „tai tarsi bandymas pamatyti operą per šiaudą“.

Cohenas, vadinamas augančios srities ekspertu optogenetika, mano, kad jis gali įveikti išorinių pleistrų apribojimus. Jo tyrimai bando panaudoti optogenetiką, kad iššifruotų ligos nervinę kalbą. Problema ta, kad nervinis aktyvumas kyla ne iš atskirų neuronų balsų, o iš viso jų orkestro, veikiančio vienas kito atžvilgiu. Žiūrint po vieną nesuteikiama holistinio požiūrio.

Optogenetika prasidėjo 90-aisiais, kai mokslininkai žinojo, kad bakterijose ir dumbliuose esantys baltymai, vadinami opsinais, veikiami šviesos generuoja elektros energiją. Optogenetika naudoja šį mechanizmą.

Opsino genai įterpiami į nekenksmingo viruso DNR, kuris vėliau suleidžiamas į tiriamojo smegenis arba periferinį nervą. Keisdami genetinę viruso seką, mokslininkai taikosi į konkrečius neuronus, tokius kaip atsakingi už šalčio ar skausmo pojūtį, arba smegenų sritis, kurios, kaip žinoma, yra atsakingos už tam tikrus veiksmus ar elgesį.

Tada per odą ar kaukolę įvedamas optinis pluoštas, kuris perduoda šviesą iš jo galiuko į vietą, kurioje yra virusas. Šviesos pluošto šviesa suaktyvina opsiną, kuris savo ruožtu atlieka elektros krūvį, dėl kurio neuronas „užsidega“ (4). Taigi mokslininkai gali kontroliuoti pelių kūno reakcijas, sukeldami miegą ir agresiją pagal komandą.

4. Neuronas valdomas šviesos

Tačiau prieš naudojant opsinus ir optogenetiką tam tikrose ligose dalyvaujantiems neuronams aktyvuoti, mokslininkai turi nustatyti ne tik, kurie neuronai yra atsakingi už ligą, bet ir kaip liga sąveikauja su nervų sistema.

Kaip ir kompiuteriai, neuronai kalba dvejetainė kalba, su žodynu pagal tai, ar jų signalas įjungtas, ar išjungtas. Šių pokyčių tvarka, laiko intervalai ir intensyvumas lemia informacijos perdavimo būdą. Tačiau jei galima manyti, kad liga kalba sava kalba, reikia vertėjo.

Cohenas ir jo kolegos manė, kad optogenetika gali su tuo susidoroti. Taigi jie sukūrė procesą atvirkščiai – užuot naudoję šviesą neuronams aktyvuoti, jie naudoja šviesą savo veiklai registruoti.

Opsinai galėtų būti būdas gydyti įvairias ligas, tačiau mokslininkams greičiausiai reikės sukurti bioelektroninius prietaisus, kurie jų nenaudoja. Genetiškai modifikuotų virusų naudojimas valdžiai ir visuomenei taps nepriimtinas. Be to, opsino metodas pagrįstas genų terapija, kuri dar nepasiekė įtikinamos sėkmės klinikiniuose tyrimuose, yra labai brangi ir, atrodo, kelia rimtą pavojų sveikatai.

Cohenas mini dvi alternatyvas. Vienas iš jų yra susijęs su molekulėmis, kurios elgiasi kaip opsinai. Antrasis naudoja RNR, kuri paverčiama į opsiną panašų baltymą, nes ji nekeičia DNR, todėl genų terapijos rizikos nėra. Tačiau pagrindinė problema suteikiant šviesą zonoje. Yra smegenų implantų su integruotu lazeriu konstrukcijų, tačiau, pavyzdžiui, Cohenas mano, kad tikslingiau naudoti išorinius šviesos šaltinius.

Ilgainiui bioelektronika (5) žada visapusišką visų žmonijos sveikatos problemų sprendimą. Šiuo metu tai labai eksperimentinė sritis.

Tačiau tai neabejotinai labai įdomu.