Добро циљани хици у болести

Тражимо ефикасан лек и вакцину за корона вирус и његову инфекцију. Тренутно немамо лекове са доказаном ефикасношћу. Међутим, постоји још један начин борбе против болести, више везан за свет технологије него за биологију и медицину...

Године 1998. тј. у време када је амерички истраживач, Кевин Трејси (1), спровео своје експерименте на пацовима, није уочена веза између вагусног нерва и имуног система у телу. Таква комбинација се сматрала готово немогућом.

Али Трејси је била сигурна у постојање. Повезао је ручни стимулатор електричног импулса на нерв животиње и лечио га поновљеним "пуцњама". Затим је пацовима дао ТНФ (фактор некрозе тумора), протеин повезан са упалом и код животиња и код људи. Животиња је требало да се акутно упали у року од сат времена, али је прегледом утврђено да је ТНФ блокиран за 75%.

Испоставило се да је нервни систем деловао као компјутерски терминал, помоћу којег можете или спречити инфекцију пре него што она почне, или зауставити њен развој.

Исправно програмирани електрични импулси који утичу на нервни систем могу заменити ефекте скупих лекова који нису равнодушни према здрављу пацијента.

Даљински управљач за тело

Ово откриће отворило је нову грану под називом биоелектроника, која тражи све више минијатурних техничких решења за стимулацију тела како би изазвала пажљиво планиране одговоре. Техника је још увек у повоју. Поред тога, постоји озбиљна забринутост за безбедност електронских кола. Међутим, у поређењу са фармацеутским производима, има огромне предности.

У мају 2014, Трејси је то рекла за Њујорк тајмс биоелектронске технологије могу успешно заменити фармацеутску индустрију и често понављао последњих година.

Компанија коју је основао, СетПоинт Медицал (2), први пут је прије двије године примијенила нову терапију на групу од дванаест волонтера из Босне и Херцеговине. Сићушни стимулатори вагусног нерва који емитују електричне сигнале уграђени су у њихове вратове. Код осам особа тест је био успешан – акутни бол је попуштао, ниво проинфламаторних протеина се вратио у нормалу и, што је најважније, нова метода није изазвала озбиљне нежељене ефекте. Смањио је ниво ТНФ-а за око 80%, а да га потпуно не елиминише, као што је случај са фармакотерапијом.

2. Биоелектронски чип СетПоинт Медицал

Након година лабораторијских истраживања, 2011. године, СетПоинт Медицал, у који је уложила фармацеутска компанија ГлакоСмитхКлине, започела је клиничка испитивања имплантата који стимулишу нерве у борби против болести. Две трећине пацијената у студији који су имали имплантате дуже од 19 цм у врату повезане са вагусним нервом доживело је побољшање, смањен бол и оток. Научници кажу да је ово само почетак, а планирају да их лече електричном стимулацијом од других болести као што су астма, дијабетес, епилепсија, неплодност, гојазност, па чак и рак. Наравно, и инфекције као што је ЦОВИД-XNUMX.

Као концепт, биоелектроника је једноставна. Укратко, преноси сигнале нервном систему који говоре телу да се опорави.

Међутим, као и увек, проблем лежи у детаљима, као што су правилно тумачење и превод електричног језика нервног система. Сигурност је друго питање. На крају крајева, говоримо о електронским уређајима повезаним бежично на мрежу (3), што значи -.

Док говори Ананд Рагхунатхан, професор електротехнике и рачунарства на Универзитету Пурдуе, биоелектроника „даје ми даљинску контролу над нечијим телом“. Ово је такође озбиљан тест. минијатуризација, укључујући методе за ефикасно повезивање са мрежама неурона које би омогућиле добијање одговарајућих количина података.

Извор 3Мождани имплантати који комуницирају бежично

Биоелектронику не треба мешати са биокибернетика (односно биолошка кибернетика), нити са биоником (која је настала из биокибернетике). То су засебне научне дисциплине. Њихов заједнички именитељ је упућивање на биолошко и техничко знање.

Контроверзе о добрим оптички активираним вирусима

Данас научници праве имплантате који могу директно да комуницирају са нервним системом у покушају да се боре против разних здравствених проблема, од рака до обичне прехладе.

Ако истраживачи буду успешни и биоелектроника постане широко распрострањена, милиони људи би једног дана могли да ходају са компјутерима повезаним са њиховим нервним системима.

У царству снова, али не сасвим нереално, постоје, на пример, системи раног упозорења који помоћу електричних сигнала моментално детектују „посету” таквог коронавируса у телу и усмеравају оружје (фармаколошко или чак наноелектронско) на њега. . агресора док не нападне цео систем.

Истраживачи се боре да пронађу методу која ће разумети сигнале стотина хиљада неурона у исто време. Тачна регистрација и анализа од суштинског значаја за биоелектроникутако да научници могу да идентификују недоследности између основних неуронских сигнала код здравих људи и сигнала које производи особа са одређеном болешћу.

Традиционални приступ снимању неуронских сигнала је употреба сићушних сонди са електродама унутра, тзв. Истраживач рака простате, на пример, може причврстити стезаљке на нерв повезан са простатом код здравог миша и забележити активност. Исто би се могло урадити и са створењем чија је простата генетски модификована да производи малигне туморе. Упоређивање сирових података обе методе ће утврдити колико су различити нервни сигнали код мишева са раком. На основу таквих података, корективни сигнал би се заузврат могао програмирати у биоелектронски уређај за лечење рака.

Али они имају недостатке. Они могу да бирају само једну по једну ћелију, тако да не прикупљају довољно података да би видели ширу слику. Док говори Адам Е. Цохен, професор хемије и физике на Харварду, „то је као да покушавате да оперу видите кроз сламку.

Коен, стручњак у растућој области тзв оптогенетика, верује да може да превазиђе ограничења спољних закрпа. Његово истраживање покушава да користи оптогенетику за дешифровање неуронског језика болести. Проблем је у томе што неуронска активност не потиче од гласова појединих неурона, већ од читавог оркестра који делују у међусобној вези. Гледање једног по једног не даје вам холистички поглед.

Оптогенетика је почела 90-их година када су научници знали да протеини који се називају опсини у бактеријама и алгама стварају електричну енергију када су изложени светлости. Оптогенетика користи овај механизам.

Гени опсина се убацују у ДНК безопасног вируса, који се затим убризгава у мозак или периферни нерв субјекта. Променом генетске секвенце вируса, истраживачи циљају на специфичне неуроне, као што су они одговорни за осећај хладноће или бола, или подручја мозга за која се зна да су одговорна за одређене радње или понашања.

Затим се кроз кожу или лобању убацује оптичко влакно које преноси светлост са свог врха до места где се вирус налази. Светлост из оптичког влакна активира опсин, који заузврат спроводи електрични набој који узрокује да неурон „засветли“ (4). Тако научници могу да контролишу реакције тела мишева, изазивајући сан и агресију на команду.

4. Неурон контролисан светлошћу

Али пре него што користе опсине и оптогенетику за активирање неурона укључених у одређене болести, научници треба да утврде не само који неурони су одговорни за болест, већ и како болест ступа у интеракцију са нервним системом.

Као и компјутери, неурони говоре бинарни језик, са речником на основу тога да ли је њихов сигнал укључен или искључен. Редослед, временски интервали и интензитет ових промена одређују начин на који се информације преносе. Међутим, ако се сматра да болест говори својим језиком, потребан је преводилац.

Коен и његове колеге су сматрали да оптогенетика може да се носи са тим. Тако су развили процес обрнутим путем - уместо да користе светлост за активирање неурона, они користе светлост да сниме своју активност.

Опсини би могли да буду начин лечења свих врста болести, али научници ће вероватно морати да развију биоелектронске уређаје који их не користе. Употреба генетски модификованих вируса постаће неприхватљива за власти и друштво. Поред тога, опсин метода је заснована на генској терапији, која још није постигла убедљив успех у клиничким испитивањима, веома је скупа и чини се да носи озбиљне здравствене ризике.

Коен помиње две алтернативе. Један од њих је повезан са молекулима који се понашају као опсини. Други користи РНК да се претвори у протеин сличан опсину јер не мења ДНК, тако да нема ризика од генске терапије. Ипак, главни проблем обезбеђивање светлости у области. Постоје дизајни можданих имплантата са интегрисаним ласером, али Коен, на пример, сматра да је прикладније користити спољне изворе светлости.

Дугорочно, биоелектроника (5) обећава свеобухватно решење за све здравствене проблеме са којима се човечанство суочава. Ово је тренутно веома експериментална област.

Међутим, то је неоспорно веома занимљиво.