Jól irányzott lövések betegségben

Hatékony gyógymódot és védőoltást keresünk a koronavírusra és fertőzésére. Jelenleg nincsenek bizonyított hatékonyságú gyógyszereink. A betegségek elleni küzdelemnek azonban van egy másik módja is, amely inkább a technológia világához kapcsolódik, mint a biológiához és az orvostudományhoz ...

1998-ban i.e. abban az időben, amikor egy amerikai felfedező Kevin Tracy (1) patkányokon végezte kísérleteit, nem észleltek kapcsolatot a vagus ideg és a szervezet immunrendszere között. Egy ilyen kombinációt szinte lehetetlennek tartottak.

De Tracy biztos volt a létezésében. Kézi elektromos impulzusstimulátort csatlakoztatott az állat idegéhez, és ismételt "lövésekkel" kezelte. Ezután beadta a patkánynak TNF-et (tumor necrosis factor), egy olyan fehérjét, amely állatokban és emberekben egyaránt gyulladással jár. Az állat egy órán belül hevenyen begyullad, de a vizsgálat során kiderült, hogy a TNF 75%-ban blokkolt.

Kiderült, hogy az idegrendszer számítógépes terminálként működött, amellyel vagy megelőzheti a fertőzést, mielőtt az elkezdődik, vagy megállíthatja a fejlődését.

Az idegrendszerre ható, helyesen programozott elektromos impulzusok helyettesíthetik a drága, a beteg egészsége szempontjából nem közömbös gyógyszerek hatását.

Test távirányító

Ez a felfedezés egy új ágat nyitott meg bioelektronika, amely egyre több miniatűr technikai megoldást keres a szervezet stimulálására, hogy gondosan megtervezett válaszokat váltson ki. A technika még gyerekcipőben jár. Emellett komoly aggályok merülnek fel az elektronikus áramkörök biztonságával kapcsolatban. A gyógyszerekkel összehasonlítva azonban óriási előnyei vannak.

2014 májusában Tracy ezt mondta a New York Timesnak a bioelektronikai technológiák sikeresen helyettesíthetik a gyógyszeripart és gyakran megismételte az elmúlt években.

Az általa alapított cég, a SetPoint Medical (2) két éve alkalmazta először az új terápiát egy tizenkét önkéntesből álló csoporton Bosznia-Hercegovinából. A nyakukba apró, elektromos jeleket kibocsátó vagus idegstimulátorokat ültettek be. Nyolc embernél sikeres volt a teszt - az akut fájdalom enyhült, a gyulladást elősegítő fehérjék szintje normalizálódott, és ami a legfontosabb, az új módszer nem okozott komoly mellékhatásokat. Körülbelül 80%-kal csökkentette a TNF szintjét anélkül, hogy teljesen megszüntette volna, ahogy az a farmakoterápia esetében történik.

2. Bioelektronikus chip SetPoint Medical

Évekig tartó laboratóriumi kutatás után 2011-ben a SetPoint Medical, amelybe a GlaxoSmithKline gyógyszergyár befektetett, megkezdte az idegstimuláló implantátumok klinikai vizsgálatait a betegségek leküzdésére. A vizsgálatban részt vevő betegek kétharmada, akiknél 19 cm-nél hosszabb implantátumot helyeztek a nyakban a vagus ideghez kapcsolódóan, javulást, csökkent fájdalmat és duzzanatot tapasztalt. A tudósok szerint ez csak a kezdet, és azt tervezik, hogy más betegségek, például az asztma, a cukorbetegség, az epilepszia, a meddőség, az elhízás és még a rák elektromos stimulációjával is kezelik őket. Természetesen olyan fertőzésekre is, mint a COVID-XNUMX.

Fogalomként a bioelektronika egyszerű. Röviden: olyan jeleket továbbít az idegrendszer felé, amelyek a test felépülését jelzik.

A probléma azonban, mint mindig, a részletekben rejlik, mint például a helyes értelmezés ill az idegrendszer elektromos nyelvének fordítása. A biztonság egy másik kérdés. Hiszen olyan elektronikus eszközökről beszélünk, amelyek vezeték nélkül csatlakoznak a hálózathoz (3), ami azt jelenti, hogy -.

Ahogy beszél Anand Ragunatan, a Purdue Egyetem villamos- és számítástechnikai professzora, a bioelektronika „távirányítót ad nekem valaki teste felett”. Ez is komoly próbatétel. miniatürizálás, beleértve a neuronhálózatokhoz való hatékony kapcsolódási módszereket, amelyek lehetővé teszik a megfelelő mennyiségű adat megszerzését.

Forrás 3Agyimplantátumok, amelyek vezeték nélkül kommunikálnak

A bioelektronikát nem szabad összetéveszteni biokibernetika (vagyis a biológiai kibernetikával), sem a bionikával (amely a biokibernetikából keletkezett). Ezek külön tudományágak. Közös nevezőjük a biológiai és műszaki ismeretekre való hivatkozás.

Vita a jó optikailag aktivált vírusokról

Ma a tudósok olyan implantátumokat hoznak létre, amelyek közvetlenül tudnak kommunikálni az idegrendszerrel, hogy megkíséreljék leküzdeni a különféle egészségügyi problémákat, a ráktól a megfázásig.

Ha a kutatók sikeresek lennének, és a bioelektronika széles körben elterjedne, egy napon emberek milliói képesek lennének az idegrendszerükhöz csatlakoztatott számítógépekkel járni.

Az álmok birodalmában, de nem teljesen irreálisak, léteznek például olyan korai figyelmeztető rendszerek, amelyek elektromos jelek segítségével azonnal észlelik egy ilyen koronavírus „látogatását” a szervezetben, és fegyvereket (gyógyszeres vagy akár nanoelektronikus) irányítanak rá. . agresszort, amíg meg nem támadja az egész rendszert.

A kutatók azon fáradoznak, hogy olyan módszert találjanak, amely egyszerre több százezer neuronból érkező jeleket is képes megérteni. A bioelektronikához elengedhetetlen pontos regisztráció és elemzéshogy a tudósok azonosíthassák az egészséges emberek alapvető idegi jelei és egy adott betegségben szenvedő személy által keltett jelei közötti ellentmondásokat.

A neurális jelek rögzítésének hagyományos megközelítése az, hogy apró szondákat használnak, amelyekben elektródák vannak, ún. Egy prosztatarákkutató például egy egészséges egér prosztatájához kapcsolódó ideghez rögzíthet bilincseket, és rögzítheti az aktivitást. Ugyanezt meg lehetne tenni egy olyan lénnyel, akinek a prosztatáját genetikailag módosították rosszindulatú daganatok előállítására. A két módszer nyers adatainak összehasonlítása meghatározza, hogy mennyire különböznek az idegi jelek a rákos egerekben. Az ilyen adatok alapján pedig egy korrekciós jelet be lehetne programozni egy rák kezelésére szolgáló bioelektronikai eszközbe.

De vannak hátrányai. Egyszerre csak egy cellát tudnak kijelölni, így nem gyűjtenek elegendő adatot az átfogó kép megtekintéséhez. Ahogy beszél Adam E. Cohen, a Harvard kémia és fizika professzora, „olyan ez, mintha szívószálon keresztül próbálnánk látni az operát”.

Cohen, egy növekvő terület szakértője optogenetika, úgy véli, hogy képes legyőzni a külső javítások korlátait. Kutatásai az optogenetika segítségével próbálják megfejteni a betegségek idegi nyelvét. A probléma az, hogy az idegi aktivitás nem az egyes neuronok hangjából származik, hanem ezek egymáshoz viszonyított egész zenekarából. Egyenkénti megtekintés nem ad holisztikus képet.

Az optogenetika a 90-es években kezdődött, amikor a tudósok tudták, hogy a baktériumokban és algákban található opszin fehérjék fény hatására elektromosságot termelnek. Az optogenetika ezt a mechanizmust használja.

Az opszin géneket beépítik egy ártalmatlan vírus DNS-ébe, amelyet azután az alany agyába vagy perifériás idegébe fecskendeznek be. A vírus genetikai szekvenciájának megváltoztatásával a kutatók bizonyos neuronokat céloznak meg, például azokat, amelyek felelősek a hidegérzetért vagy a fájdalomért, vagy az agy azon területeit, amelyekről ismert, hogy felelősek bizonyos cselekvésekért vagy viselkedésekért.

Ezután egy optikai szálat helyeznek be a bőrön vagy a koponyán keresztül, amely fényt továbbít a csúcsától a vírus helyére. Az optikai szálból származó fény aktiválja az opszint, amely viszont elektromos töltést vezet, ami a neuron "világítását" okozza (4). Így a tudósok irányítani tudják az egerek testének reakcióit, parancsra alvást és agressziót okozva.

4. Fénnyel vezérelt neuron

Mielőtt azonban opszinokat és optogenetikát használnának bizonyos betegségekben érintett neuronok aktiválására, a tudósoknak nemcsak azt kell meghatározniuk, hogy mely neuronok felelősek a betegségért, hanem azt is, hogy a betegség hogyan lép kölcsönhatásba az idegrendszerrel.

Mint a számítógépek, az idegsejtek is beszélnek bináris nyelv, szótárral aszerint, hogy a jelük be van-e vagy ki van kapcsolva. A változások sorrendje, időintervallumai és intenzitása határozza meg az információ továbbításának módját. Ha azonban egy betegségről úgy lehet tekinteni, hogy a saját nyelvét beszéli, tolmácsra van szükség.

Cohen és kollégái úgy érezték, hogy az optogenetika képes kezelni. Így hát fordítva fejlesztették ki a folyamatot – ahelyett, hogy fényt használnának a neuronok aktiválására, fényt használnak tevékenységük rögzítésére.

Az opsinok mindenféle betegség kezelésének egyik módja lehet, de a tudósoknak valószínűleg olyan bioelektronikai eszközöket kell kifejleszteniük, amelyek nem használják ezeket. A génmódosított vírusok használata elfogadhatatlanná válik a hatóságok és a társadalom számára. Ráadásul az opszin módszer a génterápián alapul, amely még nem ért el meggyőző sikert a klinikai vizsgálatok során, nagyon drága és úgy tűnik, komoly egészségügyi kockázatokkal jár.

Cohen két alternatívát említ. Az egyik olyan molekulákhoz kapcsolódik, amelyek opszinként viselkednek. A második RNS-t használ, hogy opszinszerű fehérjévé alakítsák át, mivel nem változtatja meg a DNS-t, így nincs génterápiás kockázat. Mégis a fő probléma fényt biztosít a területen. Vannak integrált lézeres agyimplantátum-tervek, de Cohen például célszerűbbnek tartja külső fényforrások használatát.

A bioelektronika (5) hosszú távon átfogó megoldást ígér az emberiség összes egészségügyi problémájára. Ez jelenleg nagyon kísérletező terület.

Azonban tagadhatatlanul nagyon érdekes.