Добро насочени снимки во болест

Бараме ефикасен лек и вакцина за коронавирусот и неговата инфекција. Во моментов немаме лекови со докажана ефикасност. Сепак, постои уште еден начин за борба против болестите, повеќе поврзан со светот на технологијата отколку со биологијата и медицината ...

Во 1998 година, т.е. во време кога американски истражувач, Кевин Трејси (1), ги спроведе своите експерименти на стаорци, не беше забележана врска помеѓу вагусниот нерв и имунолошкиот систем во телото. Таквата комбинација се сметаше за речиси невозможна.

Но, Трејси беше сигурна во постоењето. Тој поврзал рачен стимулатор за електричен импулс на нервот на животното и го третирал со повторени „истрели“. Потоа му дал на стаорецот TNF (фактор на туморска некроза), протеин поврзан со воспаление и кај животните и кај луѓето. Животното требаше да стане акутно воспалено во рок од еден час, но при прегледот беше откриено дека TNF е блокиран за 75%.

Се испостави дека нервниот систем делувал како компјутерски терминал, со кој можете или да спречите инфекција пред да започне, или да го запрете нејзиниот развој.

Правилно програмираните електрични импулси кои влијаат на нервниот систем можат да ги заменат ефектите на скапите лекови кои не се рамнодушни кон здравјето на пациентот.

Далечински управувач на телото

Ова откритие отвори нова гранка наречена биоелектроника, која бара се повеќе минијатурни технички решенија за стимулирање на телото со цел да предизвика внимателно испланирани одговори. Техниката е сè уште во зародиш. Покрај тоа, постои сериозна загриженост за безбедноста на електронските кола. Сепак, во споредба со фармацевтските производи, има огромни предности.

Во мај 2014 година, Трејси го изјави тоа за Њујорк Тајмс биоелектронските технологии можат успешно да ја заменат фармацевтската индустрија и често го повторуваше во последниве години.

Компанијата што тој ја основа, SetPoint Medical (2), за првпат ја примени новата терапија на група од дванаесет волонтери од Босна и Херцеговина пред две години. Во нивните вратови се вградени ситни стимулатори на вагусниот нерв кои емитуваат електрични сигнали. Кај осум лица, тестот бил успешен - акутната болка стивнала, нивото на проинфламаторни протеини се нормализира и што е најважно, новиот метод не предизвикал сериозни несакани ефекти. Го намали нивото на TNF за околу 80%, без целосно да го елиминира, како што е случајот со фармакотерапијата.

2. Биоелектронски чип SetPoint Medical

По долгогодишно лабораториско истражување, во 2011 година SetPoint Medical, во која инвестираше фармацевтската компанија GlaxoSmithKline, започна клинички испитувања на импланти кои стимулираат нерви за борба против болести. Две третини од пациентите во студијата кои имале импланти подолги од 19 cm во вратот поврзани со вагусниот нерв доживеале подобрување, намалена болка и оток. Научниците велат дека ова е само почеток и дека имаат планови да ги лекуваат со електрично стимулирање на други болести како што се астма, дијабетес, епилепсија, неплодност, дебелина, па дури и рак. Се разбира, и инфекции како што е СОВИД-XNUMX.

Како концепт, биоелектрониката е едноставна. Накратко, тој пренесува сигнали до нервниот систем кои му кажуваат на телото да се опорави.

Меѓутоа, како и секогаш, проблемот лежи во деталите, како правилното толкување и превод на електричниот јазик на нервниот систем. Безбедноста е друго прашање. На крајот на краиштата, зборуваме за електронски уреди поврзани безжично на мрежа (3), што значи -.

Додека тој зборува Ананд Рагунатан, професор по електротехника и компјутерско инженерство на Универзитетот Пердју, биоелектрониката „ми дава далечинско управување со нечие тело“. Ова е исто така сериозен тест. минијатуризација, вклучувајќи методи за ефикасно поврзување со мрежи на неврони кои би овозможиле да се добијат соодветни количини на податоци.

Извор 3 Мозочни импланти кои комуницираат безжично

Биоелектрониката не треба да се меша со биоцибернетика (односно биолошката кибернетика), ниту со биониката (која произлезе од биоцибернетиката). Тоа се посебни научни дисциплини. Нивниот заеднички именител е упатувањето на биолошкото и техничкото знаење.

Контроверзии за добри оптички активирани вируси

Денес, научниците создаваат импланти кои можат директно да комуницираат со нервниот систем во обид да се борат со различни здравствени проблеми, од рак до обична настинка.

Доколку истражувачите беа успешни и биоелектрониката стана широко распространета, милиони луѓе еден ден би можеле да одат со компјутери поврзани со нивниот нервен систем.

Во сферата на соништата, но не сосема нереални, постојат, на пример, системи за рано предупредување кои, користејќи електрични сигнали, веднаш ја откриваат „посетата“ на таков коронавирус во телото и насочуваат оружје (фармаколошко или дури и наноелектронско) кон него. . агресор додека не го нападне целиот систем.

Истражувачите се борат да најдат метод кој ќе ги разбере сигналите од стотици илјади неврони во исто време. Точна регистрација и анализа од суштинско значење за биоелектроникататака што научниците можат да идентификуваат недоследности помеѓу основните нервни сигнали кај здрави луѓе и сигналите произведени од лице со одредена болест.

Традиционалниот пристап за снимање на нервните сигнали е да се користат мали сонди со електроди внатре, наречени. Истражувач на рак на простата, на пример, може да закачи стеги на нервот поврзан со простатата кај здрав глушец и да ја сними активноста. Истото може да се направи и со суштество чија простата е генетски модифицирана за да произведе малигни тумори. Споредувањето на необработените податоци од двата методи ќе ни овозможи да утврдиме колку се различни нервните сигнали кај глувците со рак. Врз основа на таквите податоци, корективниот сигнал за возврат може да се програмира во биоелектронски уред за третман на рак.

Но, тие имаат недостатоци. Тие можат да изберат само една ќелија во исто време, така што не собираат доволно податоци за да ја видат големата слика. Додека тој зборува Адам Е. Коен, професор по хемија и физика на Харвард, „тоа е како да се обидуваш да ја видиш операта низ сламка“.

Се јави Коен, експерт во растечка област оптогенетика, верува дека може да ги надмине ограничувањата на надворешните закрпи. Неговото истражување се обидува да ја искористи оптогенетиката за да го дешифрира нервниот јазик на болеста. Проблемот е што нервната активност не потекнува од гласовите на поединечни неврони, туку од цел оркестар од нив кои дејствуваат меѓусебно. Гледањето еден по еден не ви дава холистички поглед.

Оптогенетиката започна во 90-тите години кога научниците знаеја дека протеините наречени опсини во бактериите и алгите генерираат електрична енергија кога се изложени на светлина. Оптогенетиката го користи овој механизам.

Опсинските гени се вметнуваат во ДНК на безопасен вирус, кој потоа се инјектира во мозокот или периферниот нерв на субјектот. Со менување на генетската секвенца на вирусот, истражувачите таргетираат специфични неврони, како што се оние кои се одговорни за чувство на студ или болка, или области од мозокот за кои се знае дека се одговорни за одредени дејства или однесувања.

Потоа, преку кожата или черепот се вметнува оптичко влакно, кое ја пренесува светлината од нејзиниот врв до местото каде што се наоѓа вирусот. Светлината од оптичкото влакно го активира опсинот, кој пак спроведува електрично полнење што предизвикува невронот да „засвети“ (4). Така, научниците можат да ги контролираат реакциите на телото на глувците, предизвикувајќи сон и агресија на команда.

4. Неврон контролиран од светлина

Но, пред да користат опсини и оптогенетика за активирање на невроните вклучени во одредени болести, научниците треба да утврдат не само кои неврони се одговорни за болеста, туку и како болеста има интеракција со нервниот систем.

Како компјутерите, невроните зборуваат бинарен јазик, со речник заснован на тоа дали сигналот им е вклучен или исклучен. Редоследот, временските интервали и интензитетот на овие промени го одредуваат начинот на кој информациите се пренесуваат. Меѓутоа, ако може да се смета дека болеста зборува на свој јазик, потребен е преведувач.

Коен и неговите колеги сметаа дека оптогенетиката може да се справи со тоа. Така тие го развија процесот обратно - наместо да користат светлина за да ги активираат невроните, тие ја користат светлината за да ја снимат својата активност.

Опсините би можеле да бидат начин за лекување на сите видови болести, но научниците најверојатно ќе треба да развијат биоелектронски уреди кои не ги користат. Употребата на генетски модифицирани вируси ќе стане неприфатлива за властите и општеството. Дополнително, методот на опсин се заснова на генска терапија, која сè уште нема постигнато убедлив успех во клиничките испитувања, е многу скапа и се чини дека носи сериозни здравствени ризици.

Коен споменува две алтернативи. Еден од нив е поврзан со молекули кои се однесуваат како опсини. Вториот користи РНК за да се претвори во протеин сличен на опсин, бидејќи не ја менува ДНК, така што нема ризици од генската терапија. Сепак главниот проблем обезбедувајќи светлина во областа. Постојат дизајни за мозочни импланти со вграден ласер, но Коен, на пример, смета дека е посоодветно да се користат надворешни извори на светлина.

На долг рок, биоелектрониката (5) ветува сеопфатно решение за сите здравствени проблеми со кои се соочува човештвото. Ова е многу експериментална област во моментов.

Сепак, несомнено е многу интересно.