Hyvin kohdistettuja laukauksia sairaana

Etsimme tehokasta lääkettä ja rokotetta koronavirukseen ja sen infektioon. Tällä hetkellä meillä ei ole lääkkeitä, joiden teho on todistettu. On kuitenkin olemassa toinen tapa torjua sairauksia, jotka liittyvät enemmän tekniikan maailmaan kuin biologiaan ja lääketieteeseen ...

Vuonna 1998 ts. aikana, jolloin amerikkalainen tutkimusmatkailija, Kevin Tracy (1), suoritti kokeensa rotilla, mitään yhteyttä ei havaittu vagushermon ja kehon immuunijärjestelmän välillä. Tällaista yhdistelmää pidettiin lähes mahdottomana.

Mutta Tracy oli varma olemassaolostaan. Hän liitti kädessä pidettävän sähköisen impulssistimulaattorin eläimen hermoon ja käsitteli sitä toistuvilla "laukauksilla". Sitten hän antoi rotalle TNF:ää (tumornekroositekijä), proteiinia, joka liittyy tulehdukseen sekä eläimillä että ihmisillä. Eläimen piti tulehtua akuutisti tunnin sisällä, mutta tutkimuksessa havaittiin, että TNF oli estynyt 75 %:lla.

Kävi ilmi, että hermosto toimi tietokonepäätteenä, jolla voit joko estää tartunnan ennen sen alkamista tai pysäyttää sen kehittymisen.

Oikein ohjelmoidut hermostoon vaikuttavat sähköimpulssit voivat korvata kalliiden lääkkeiden vaikutukset, jotka eivät ole potilaan terveydelle välinpitämättömiä.

Body kaukosäädin

Tämä löytö avasi uuden haaran nimeltä bioelektroniikka, joka etsii yhä enemmän pienoisteknisiä ratkaisuja kehon stimuloimiseen saadakseen aikaan huolellisesti suunniteltuja reaktioita. Tekniikka on vielä lapsenkengissään. Lisäksi on olemassa vakavia huolia elektronisten piirien turvallisuudesta. Lääkkeisiin verrattuna sillä on kuitenkin valtavia etuja.

Toukokuussa 2014 Tracy kertoi sen New York Timesille bioelektroniset teknologiat voivat menestyksekkäästi korvata lääketeollisuuden ja toistanut sen usein viime vuosina.

Hänen perustamansa yritys SetPoint Medical (2) sovelsi uutta terapiaa ensimmäisen kerran kahdentoista vapaaehtoisen ryhmälle Bosnia ja Hertsegovinasta kaksi vuotta sitten. Heidän kaulaansa on istutettu pieniä sähköisiä signaaleja lähettäviä vagushermostimulaattoreita. Kahdeksalla henkilöllä testi onnistui - akuutti kipu laantui, tulehdusta edistävien proteiinien taso palautui normaaliksi, ja mikä tärkeintä, uusi menetelmä ei aiheuttanut vakavia sivuvaikutuksia. Se alensi TNF-tasoa noin 80 % poistamatta sitä kokonaan, kuten farmakoterapian tapauksessa.

2. Bioelektroninen siru SetPoint Medical

Vuosien laboratoriotutkimuksen jälkeen SetPoint Medical, johon lääkeyhtiö GlaxoSmithKline investoi, aloitti vuonna 2011 kliiniset kokeet hermoja stimuloivista implanteista sairauksien torjumiseksi. Kaksi kolmasosaa tutkimukseen osallistuneista potilaista, joilla oli yli 19 senttimetrin pituiset implantit kaulassa, joka oli yhdistetty vagushermoon, koki paranemista, vähensi kipua ja turvotusta. Tutkijat sanovat, että tämä on vasta alkua, ja heillä on suunnitelmia hoitaa niitä sähköstimulaatiolla muihin sairauksiin, kuten astmaan, diabetekseen, epilepsiaan, hedelmättömyyteen, liikalihavuuteen ja jopa syöpään. Tietysti myös infektiot, kuten COVID-XNUMX.

Bioelektroniikka on käsitteenä yksinkertainen. Lyhyesti sanottuna se lähettää hermostoon signaaleja, jotka kehottavat kehoa toipumaan.

Kuten aina, ongelma on kuitenkin yksityiskohdissa, kuten oikea tulkinta ja hermoston sähköisen kielen käännös. Turvallisuus on toinen asia. Puhummehan elektronisista laitteista, jotka on kytketty langattomasti verkkoon (3), mikä tarkoittaa -.

Kun hän puhuu Anand Ragunatan, Purduen yliopiston sähkö- ja tietokonetekniikan professori, bioelektroniikka "antaa minulle jonkun kehon kauko-ohjauksen". Tämä on myös vakava testi. miniatyrisointimukaan lukien menetelmät muodostaa tehokas yhteys hermosolujen verkkoihin, jotka mahdollistaisivat asianmukaisten tietomäärien hankkimisen.

Lähde 3Brain-implantteja, jotka kommunikoivat langattomasti

Bioelektroniikkaa ei pidä sekoittaa biokybernetiikka (eli biologinen kybernetiikka) eikä bioniikassa (joka syntyi biokybernetiikasta). Nämä ovat erillisiä tieteenaloja. Niiden yhteinen nimittäjä on viittaus biologiseen ja tekniseen tietoon.

Kiistaa hyvistä optisesti aktivoiduista viruksista

Nykyään tutkijat luovat implantteja, jotka voivat kommunikoida suoraan hermoston kanssa yrittääkseen torjua erilaisia ​​terveysongelmia syövästä flunssain.

Jos tutkijat menestyisivät ja bioelektroniikka yleistyisi, miljoonat ihmiset voisivat jonain päivänä kävellä tietokoneiden kanssa, jotka on kytketty hermostoonsa.

Unelmamaailmassa, mutta ei täysin epärealistisia, on olemassa esimerkiksi varhaisvaroitusjärjestelmiä, jotka sähköisten signaalien avulla havaitsevat välittömästi tällaisen koronaviruksen "käynnin" kehossa ja suuntaavat siihen aseita (farmakologisia tai jopa nanoelektronisia) . hyökkääjänä, kunnes se hyökkää koko järjestelmää vastaan.

Tutkijat kamppailevat löytääkseen menetelmän, joka ymmärtää satojen tuhansien hermosolujen signaaleja samanaikaisesti. Tarkka rekisteröinti ja analyysi ovat tärkeitä bioelektroniikan kannaltajotta tiedemiehet voivat tunnistaa epäjohdonmukaisuudet terveiden ihmisten perushermosignaalien ja tiettyä sairautta sairastavan henkilön tuottamien signaalien välillä.

Perinteinen lähestymistapa hermosignaalien tallentamiseen on käyttää pieniä koettimia, joiden sisällä on elektrodit, ns. Esimerkiksi eturauhassyövän tutkija voi kiinnittää puristimet terveen hiiren eturauhaseen liittyvään hermoon ja tallentaa toiminnan. Sama voitaisiin tehdä olennolla, jonka eturauhanen on muunnettu geneettisesti tuottamaan pahanlaatuisia kasvaimia. Molempien menetelmien raakatietojen vertailu antaa meille mahdollisuuden määrittää, kuinka erilaisia ​​hermosignaalit ovat syöpää sairastavilla hiirillä. Tällaisten tietojen perusteella korjaava signaali voitaisiin puolestaan ​​ohjelmoida syövänhoitoon tarkoitettuun bioelektroniseen laitteeseen.

Mutta heillä on haittoja. He voivat valita vain yhden solun kerrallaan, joten he eivät kerää tarpeeksi tietoa nähdäkseen kokonaiskuvan. Kun hän puhuu Adam E. Cohen, Harvardin kemian ja fysiikan professori, "se on kuin yrittäisi nähdä oopperaa oljen läpi."

Cohen, kasvavan alan asiantuntija nimeltä optogenetiikka, uskoo voivansa voittaa ulkoisten korjaustiedostojen rajoitukset. Hänen tutkimuksensa yrittää käyttää optogenetiikkaa tulkitsemaan sairauden hermokieliä. Ongelmana on, että hermotoiminta ei tule yksittäisten hermosolujen äänistä, vaan niiden kokonaisesta orkesterista, joka toimii suhteessa toisiinsa. Yksitellen katsominen ei anna kokonaisvaltaista näkemystä.

Optogenetiikka alkoi 90-luvulla, kun tiedemiehet tiesivät, että bakteerien ja levien opsiineiksi kutsutut proteiinit tuottavat sähköä altistuessaan valolle. Optogenetiikka käyttää tätä mekanismia.

Opsiinigeenit liitetään vaarattoman viruksen DNA:han, joka injektoidaan sitten kohteen aivoihin tai ääreishermoon. Muuttamalla viruksen geneettistä sekvenssiä tutkijat kohdistavat erityisiin hermosoluihin, kuten ne, jotka ovat vastuussa kylmyydestä tai kivusta, tai aivoalueille, joiden tiedetään olevan vastuussa tietyistä toimista tai käyttäytymisestä.

Sitten ihon tai kallon läpi työnnetään valokuitu, joka välittää valoa kärjestään viruksen sijaintipaikkaan. Optisesta kuidusta tuleva valo aktivoi opsiinin, joka puolestaan ​​johtaa sähkövarauksen, joka saa neuronin "sytymään" (4). Siten tutkijat voivat hallita hiirten kehon reaktioita aiheuttaen unta ja aggressiota käskystä.

4. Valon ohjaama neuroni

Mutta ennen kuin opsiineja ja optogenetiikkaa käytetään tiettyihin sairauksiin osallistuvien hermosolujen aktivoimiseen, tutkijoiden on määritettävä, mitkä neuronit ovat vastuussa taudista, vaan myös kuinka sairaus on vuorovaikutuksessa hermoston kanssa.

Kuten tietokoneet, neuronit puhuvat binäärikieli, jossa on sanakirja sen mukaan, onko heidän signaalinsa päällä vai pois päältä. Näiden muutosten järjestys, aikavälit ja intensiteetti määräävät tiedon välitystavan. Jos sairauden voidaan katsoa puhuvan omaa kieltään, tarvitaan tulkki.

Cohen ja hänen kollegansa katsoivat, että optogenetiikka voisi käsitellä sitä. Joten he kehittivät prosessin päinvastoin - sen sijaan, että he käyttäisivät valoa aktivoimaan hermosoluja, he käyttävät valoa toimintansa tallentamiseen.

Opsiinit voisivat olla tapa hoitaa kaikenlaisia ​​sairauksia, mutta tutkijoiden on todennäköisesti kehitettävä bioelektronisia laitteita, jotka eivät käytä niitä. Muuntogeenisten virusten käyttö tulee viranomaisten ja yhteiskunnan mahdottomaksi hyväksyä. Lisäksi opsiinimenetelmä perustuu geeniterapiaan, joka ei ole vielä saavuttanut lopullista menestystä kliinisissä kokeissa, on erittäin kallis ja näyttää sisältävän vakavia terveysriskejä.

Cohen mainitsee kaksi vaihtoehtoa. Yksi niistä liittyy molekyyleihin, jotka käyttäytyvät kuin opsiinit. Toinen käyttää RNA:ta, joka muunnetaan opsiinin kaltaiseksi proteiiniksi, koska se ei muuta DNA:ta, joten geeniterapian riskejä ei ole. Silti pääongelma antaa valoa alueelle. Aivoimplantteja on olemassa sisäänrakennetulla laserilla, mutta esimerkiksi Cohen pitää tarkoituksenmukaisempana käyttää ulkoisia valonlähteitä.

Pitkällä aikavälillä bioelektroniikka (5) lupaa kattavan ratkaisun kaikkiin ihmiskunnan kohtaamiin terveysongelmiin. Tämä on tällä hetkellä erittäin kokeellinen alue.

Se on kuitenkin kieltämättä erittäin mielenkiintoinen.