Tembakan yang bertujuan baik semasa sakit

Kami sedang mencari penawar dan vaksin yang berkesan untuk coronavirus dan jangkitannya. Pada masa ini, kami tidak mempunyai ubat yang terbukti keberkesanannya. Walau bagaimanapun, terdapat cara lain untuk melawan penyakit, lebih berkaitan dengan dunia teknologi daripada biologi dan perubatan ...

Pada tahun 1998, i.e. pada ketika seorang penjelajah Amerika, Kevin Tracy (1), menjalankan eksperimennya ke atas tikus, tiada hubungan dilihat antara saraf vagus dan sistem imun dalam badan. Gabungan sedemikian dianggap hampir mustahil.

Tetapi Tracy pasti akan wujud. Dia menyambungkan perangsang impuls elektrik genggam ke saraf haiwan itu dan merawatnya dengan "tembakan" berulang. Dia kemudian memberi tikus TNF (tumor necrosis factor), protein yang dikaitkan dengan keradangan pada haiwan dan manusia. Haiwan itu sepatutnya menjadi radang akut dalam masa sejam, tetapi pada pemeriksaan didapati bahawa TNF telah disekat sebanyak 75%.

Ternyata sistem saraf bertindak sebagai terminal komputer, yang mana anda boleh mencegah jangkitan sebelum ia bermula, atau menghentikan perkembangannya.

Impuls elektrik yang diprogramkan dengan betul yang menjejaskan sistem saraf boleh menggantikan kesan ubat mahal yang tidak mempedulikan kesihatan pesakit.

Alat kawalan jauh badan

Penemuan ini membuka cawangan baharu yang dipanggil bioelektronik, yang sedang mencari lebih banyak penyelesaian teknikal kecil untuk merangsang badan untuk membangkitkan tindak balas yang dirancang dengan teliti. Teknik ini masih di peringkat awal. Di samping itu, terdapat kebimbangan serius tentang keselamatan litar elektronik. Walau bagaimanapun, berbanding dengan farmaseutikal, ia mempunyai kelebihan yang besar.

Pada Mei 2014, Tracy memberitahu New York Times bahawa teknologi bioelektronik boleh berjaya menggantikan industri farmaseutikal dan sering mengulanginya dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

Syarikat yang diasaskannya, SetPoint Medical (2), pertama kali menggunakan terapi baharu itu kepada sekumpulan dua belas sukarelawan dari Bosnia dan Herzegovina dua tahun lalu. Perangsang saraf vagus kecil yang mengeluarkan isyarat elektrik telah ditanam di leher mereka. Dalam lapan orang, ujian itu berjaya - sakit akut berkurangan, tahap protein pro-radang kembali normal, dan, yang paling penting, kaedah baru tidak menyebabkan kesan sampingan yang serius. Ia mengurangkan tahap TNF sebanyak kira-kira 80%, tanpa menghapuskannya sepenuhnya, seperti halnya dengan farmakoterapi.

2. Perubatan SetPoint cip bioelektronik

Selepas bertahun-tahun penyelidikan makmal, pada tahun 2011, SetPoint Medical, yang dilaburkan oleh syarikat farmaseutikal GlaxoSmithKline, memulakan ujian klinikal implan perangsang saraf untuk melawan penyakit. Dua pertiga daripada pesakit dalam kajian yang mempunyai implan lebih panjang daripada 19 cm di leher yang disambungkan ke saraf vagus mengalami peningkatan, mengurangkan kesakitan dan bengkak. Para saintis mengatakan ini hanyalah permulaan, dan mereka mempunyai rancangan untuk merawatnya dengan merangsang secara elektrik penyakit lain seperti asma, diabetes, epilepsi, ketidaksuburan, obesiti dan juga kanser. Sudah tentu, juga jangkitan seperti COVID-XNUMX.

Sebagai konsep, bioelektronik adalah mudah. Ringkasnya, ia menghantar isyarat kepada sistem saraf yang memberitahu badan untuk pulih.

Walau bagaimanapun, seperti biasa, masalahnya terletak pada butiran, seperti tafsiran yang betul dan terjemahan bahasa elektrik sistem saraf. Keselamatan adalah isu lain. Lagipun, kita bercakap tentang peranti elektronik yang disambungkan secara wayarles ke rangkaian (3), yang bermaksud -.

Sambil dia bercakap Anand Ragunatan, profesor kejuruteraan elektrik dan komputer di Universiti Purdue, bioelektronik "memberi saya kawalan jauh badan seseorang." Ini juga ujian yang serius. pengecilan, termasuk kaedah untuk menyambung dengan cekap ke rangkaian neuron yang akan membolehkan mendapatkan jumlah data yang sesuai.

Sumber 3Implan otak yang berkomunikasi secara wayarles

Bioelektronik tidak boleh dikelirukan dengan biocybernetik (iaitu, sibernetik biologi), mahupun dengan bionik (yang timbul daripada biosibernetik). Ini adalah disiplin saintifik yang berasingan. Penyebut biasa mereka adalah rujukan kepada pengetahuan biologi dan teknikal.

Kontroversi tentang virus diaktifkan secara optikal yang baik

Hari ini, saintis mencipta implan yang boleh berkomunikasi secara langsung dengan sistem saraf dalam usaha untuk memerangi pelbagai masalah kesihatan, daripada kanser hingga selesema biasa.

Sekiranya penyelidik berjaya dan bioelektronik menjadi meluas, berjuta-juta orang suatu hari nanti boleh berjalan dengan komputer yang disambungkan ke sistem saraf mereka.

Di alam mimpi, tetapi tidak sepenuhnya tidak realistik, terdapat, sebagai contoh, sistem amaran awal yang, menggunakan isyarat elektrik, serta-merta mengesan "lawatan" coronavirus sedemikian dalam badan dan mengarahkan senjata (farmakologi atau nanoelektronik) padanya. . penceroboh sehingga ia menyerang keseluruhan sistem.

Penyelidik sedang bergelut untuk mencari kaedah yang akan memahami isyarat daripada ratusan ribu neuron pada masa yang sama. Pendaftaran dan analisis yang tepat penting untuk bioelektroniksupaya saintis dapat mengenal pasti ketidakkonsistenan antara isyarat saraf asas dalam orang yang sihat dan isyarat yang dihasilkan oleh seseorang yang mempunyai penyakit tertentu.

Pendekatan tradisional untuk merakam isyarat saraf adalah dengan menggunakan probe kecil dengan elektrod di dalamnya, dipanggil. Seorang penyelidik kanser prostat, sebagai contoh, boleh memasang pengapit pada saraf yang berkaitan dengan prostat dalam tetikus yang sihat dan merekodkan aktiviti tersebut. Perkara yang sama boleh dilakukan dengan makhluk yang prostatnya telah diubah suai secara genetik untuk menghasilkan tumor malignan. Membandingkan data mentah kedua-dua kaedah akan menentukan betapa berbezanya isyarat saraf pada tikus dengan kanser. Berdasarkan data tersebut, isyarat pembetulan seterusnya boleh diprogramkan menjadi peranti bioelektronik untuk merawat kanser.

Tetapi mereka mempunyai kelemahan. Mereka hanya boleh memilih satu sel pada satu masa, jadi mereka tidak mengumpul data yang mencukupi untuk melihat gambaran besar. Sambil dia bercakap Adam E. Cohen, profesor kimia dan fizik di Harvard, "ia seperti cuba melihat opera melalui straw."

Cohen, pakar dalam bidang yang semakin berkembang dipanggil optogenetik, percaya ia boleh mengatasi batasan patch luaran. Penyelidikannya cuba menggunakan optogenetik untuk menguraikan bahasa saraf penyakit. Masalahnya ialah aktiviti saraf tidak datang dari suara neuron individu, tetapi dari keseluruhan orkestra mereka bertindak dalam hubungan antara satu sama lain. Melihat satu persatu tidak memberi anda pandangan yang holistik.

Optogenetik bermula pada tahun 90-an apabila saintis mengetahui bahawa protein yang dipanggil opsin dalam bakteria dan alga menjana elektrik apabila terdedah kepada cahaya. Optogenetik menggunakan mekanisme ini.

Gen opsin dimasukkan ke dalam DNA virus yang tidak berbahaya, yang kemudiannya disuntik ke otak atau saraf periferi subjek. Dengan menukar urutan genetik virus, penyelidik menyasarkan neuron tertentu, seperti mereka yang bertanggungjawab untuk berasa sejuk atau sakit, atau kawasan otak yang diketahui bertanggungjawab untuk tindakan atau tingkah laku tertentu.

Kemudian, gentian optik dimasukkan melalui kulit atau tengkorak, yang menghantar cahaya dari hujungnya ke tempat di mana virus itu berada. Cahaya daripada gentian optik mengaktifkan opsin, yang seterusnya menjalankan cas elektrik yang menyebabkan neuron "menyala" (4). Oleh itu, saintis boleh mengawal tindak balas badan tikus, menyebabkan tidur dan pencerobohan atas arahan.

4. Neuron dikawal oleh cahaya

Tetapi sebelum menggunakan opsin dan optogenetik untuk mengaktifkan neuron yang terlibat dalam penyakit tertentu, saintis perlu menentukan bukan sahaja neuron mana yang bertanggungjawab untuk penyakit itu, tetapi juga bagaimana penyakit itu berinteraksi dengan sistem saraf.

Seperti komputer, neuron bercakap bahasa binari, dengan kamus berdasarkan sama ada isyaratnya dihidupkan atau dimatikan. Tertib, selang masa dan intensiti perubahan ini menentukan cara maklumat dihantar. Walau bagaimanapun, jika sesuatu penyakit boleh dianggap bercakap dalam bahasanya sendiri, jurubahasa diperlukan.

Cohen dan rakan-rakannya merasakan bahawa optogenetik boleh mengendalikannya. Jadi mereka membangunkan proses secara terbalik - bukannya menggunakan cahaya untuk mengaktifkan neuron, mereka menggunakan cahaya untuk merekodkan aktiviti mereka.

Opsin boleh menjadi cara untuk merawat semua jenis penyakit, tetapi saintis mungkin perlu membangunkan peranti bioelektronik yang tidak menggunakannya. Penggunaan virus yang diubah suai secara genetik akan menjadi tidak boleh diterima oleh pihak berkuasa dan masyarakat. Di samping itu, kaedah opsin adalah berdasarkan terapi gen, yang masih belum mencapai kejayaan yang meyakinkan dalam ujian klinikal, adalah sangat mahal dan nampaknya membawa risiko kesihatan yang serius.

Cohen menyebut dua alternatif. Salah satunya dikaitkan dengan molekul yang berkelakuan seperti opsin. Yang kedua menggunakan RNA untuk ditukar menjadi protein seperti opsin kerana ia tidak mengubah DNA, jadi tiada risiko terapi gen. Namun masalah utama memberikan cahaya di kawasan tersebut. Terdapat reka bentuk implan otak dengan laser bersepadu, tetapi Cohen, sebagai contoh, menganggap lebih sesuai untuk menggunakan sumber cahaya luaran.

Dalam jangka panjang, bioelektronik (5) menjanjikan penyelesaian yang komprehensif untuk semua masalah kesihatan yang dihadapi manusia. Ini adalah kawasan yang sangat eksperimen pada masa ini.

Namun, tidak dinafikan ia sangat menarik.