Goed gerigte skote in siekte

Ons is op soek na 'n effektiewe geneesmiddel en entstof vir die koronavirus en die infeksie daarvan. Op die oomblik het ons nie middels met bewese doeltreffendheid nie. Daar is egter 'n ander manier om siektes te beveg, meer verwant aan die wêreld van tegnologie as biologie en medisyne ...

In 1998, d.w.s. in 'n tyd toe 'n Amerikaanse ontdekkingsreisiger, Kevin Tracy (1), sy eksperimente op rotte uitgevoer het, is geen verband tussen die vagus-senuwee en die immuunstelsel in die liggaam gesien nie. So 'n kombinasie is as byna onmoontlik beskou.

Maar Tracy was seker van bestaan. Hy het ’n elektriese impulsstimulator in die hand aan die dier se senuwee gekoppel en dit met herhaalde “skote” behandel. Hy het toe die rot TNF (tumor necrosis factor), 'n proteïen wat met inflammasie in beide diere en mense geassosieer word, gegee. Die dier was veronderstel om binne 'n uur akuut ontsteek te word, maar by ondersoek is gevind dat TNF met 75% geblokkeer is.

Dit het geblyk dat die senuweestelsel as 'n rekenaarterminaal opgetree het, waarmee jy óf infeksie kan voorkom voordat dit begin, óf die ontwikkeling daarvan kan stop.

Korrek geprogrammeerde elektriese impulse wat die senuweestelsel beïnvloed, kan die effekte van duur medisyne vervang wat nie onverskillig is teenoor die gesondheid van die pasiënt nie.

Liggaam afstandbeheer

Hierdie ontdekking het 'n nuwe tak geopen genaamd bio-elektronika, wat op soek is na meer en meer miniatuur tegniese oplossings om die liggaam te stimuleer om noukeurig beplande reaksies te ontlok. Die tegniek is nog in sy kinderskoene. Daarbenewens is daar ernstige kommer oor die veiligheid van elektroniese stroombane. In vergelyking met farmaseutiese produkte het dit egter groot voordele.

In Mei 2014 het Tracy dit aan die New York Times gesê bio-elektroniese tegnologieë kan die farmaseutiese industrie suksesvol vervang en het dit die afgelope jare dikwels herhaal.

Die maatskappy wat hy gestig het, SetPoint Medical (2), het twee jaar gelede die nuwe terapie vir die eerste keer op 'n groep van twaalf vrywilligers van Bosnië en Herzegovina toegepas. Klein vagus senuweestimuleerders wat elektriese seine uitstuur, is in hul nekke ingeplant. In agt mense was die toets suksesvol – akute pyn het bedaar, die vlak van pro-inflammatoriese proteïene het na normaal teruggekeer, en, bowenal, die nuwe metode het nie ernstige newe-effekte veroorsaak nie. Dit het die vlak van TNF met ongeveer 80% verminder, sonder om dit heeltemal uit te skakel, soos die geval is met farmakoterapie.

2. Bio-elektroniese skyfie SetPoint Medies

Na jare se laboratoriumnavorsing het SetPoint Medical, waarin die farmaseutiese maatskappy GlaxoSmithKline belê het, in 2011 met kliniese proewe van senuwee-stimulerende inplantings begin om siektes te beveg. Twee-derdes van die pasiënte in die studie wat inplantings langer as 19 cm in die nek gehad het wat aan die vagus-senuwee gekoppel is, het verbetering, verminderde pyn en swelling ervaar. Wetenskaplikes sê dit is net die begin, en hulle het planne om hulle te behandel deur ander siektes soos asma, diabetes, epilepsie, onvrugbaarheid, vetsug en selfs kanker elektries te stimuleer. Natuurlik ook infeksies soos COVID-XNUMX.

As 'n konsep is bio-elektronika eenvoudig. Kortom, dit stuur seine na die senuweestelsel oor wat die liggaam sê om te herstel.

Soos altyd lê die probleem egter in die besonderhede, soos die korrekte interpretasie en vertaling van die elektriese taal van die senuweestelsel. Sekuriteit is 'n ander kwessie. Ons praat immers van elektroniese toestelle wat draadloos aan 'n netwerk gekoppel is (3), wat beteken -.

Soos hy praat Anand Raghunathan, professor in elektriese en rekenaaringenieurswese aan die Purdue Universiteit, bio-elektronika "gee my afstandbeheer van iemand se liggaam." Dit is ook 'n ernstige toets. miniaturisering, insluitend metodes om doeltreffend aan netwerke van neurone te koppel wat dit moontlik maak om toepaslike hoeveelhede data te verkry.

Bron 3Brain-inplantings wat draadloos kommunikeer

Bio-elektronika moet nie verwar word met bio-kubernetika (dit wil sê biologiese kubernetika), ook nie met bionika (wat uit biokubernetika ontstaan ​​het nie). Dit is afsonderlike wetenskaplike dissiplines. Hul gemene deler is die verwysing na biologiese en tegniese kennis.

Omstredenheid oor goeie opties geaktiveerde virusse

Vandag skep wetenskaplikes inplantings wat direk met die senuweestelsel kan kommunikeer in 'n poging om verskeie gesondheidsprobleme te bekamp, ​​van kanker tot verkoue.

As navorsers suksesvol was en bio-elektronika wydverspreid geraak het, sou miljoene mense eendag kon loop met rekenaars wat aan hul senuweestelsels gekoppel is.

In die ryk van drome, maar nie heeltemal onrealisties nie, is daar byvoorbeeld vroeë waarskuwingstelsels wat met behulp van elektriese seine die "besoek" van so 'n koronavirus onmiddellik in die liggaam opspoor en wapens (farmakologies of selfs nano-elektronies) daarop rig. . aggressor totdat dit die hele stelsel aanval.

Navorsers sukkel om 'n metode te vind wat seine van honderdduisende neurone op dieselfde tyd sal verstaan. Akkurate registrasie en ontleding noodsaaklik vir bio-elektronikasodat wetenskaplikes teenstrydighede kan identifiseer tussen basiese neurale seine in gesonde mense en seine wat deur 'n persoon met 'n spesifieke siekte geproduseer word.

Die tradisionele benadering tot die opneem van neurale seine is om klein probes met elektrodes binne te gebruik, genoem. ’n Prostaatkankernavorser kan byvoorbeeld klampe aan ’n senuwee wat met die prostaat geassosieer word in ’n gesonde muis heg en die aktiwiteit aanteken. Dieselfde kan gedoen word met 'n wese wie se prostaat geneties gemodifiseer is om kwaadaardige gewasse te produseer. Die vergelyking van die rou data van beide metodes sal ons toelaat om te bepaal hoe verskillend die senuwee seine is in muise met kanker. Op grond van sulke data kan 'n regstellende sein weer in 'n bio-elektroniese toestel vir kankerbehandeling geprogrammeer word.

Maar hulle het nadele. Hulle kan net een sel op 'n slag kies, so hulle versamel nie genoeg data om die groot prentjie te sien nie. Soos hy praat Adam E. Cohen, professor in chemie en fisika aan Harvard, "dit is soos om opera deur 'n strooitjie te probeer sien."

Cohen, 'n kenner in 'n groeiende veld genoem optogenetika, glo dat dit die beperkings van eksterne kolle kan oorkom. Sy navorsing poog om optogenetika te gebruik om die neurale taal van siekte te ontsyfer. Die probleem is dat neurale aktiwiteit nie afkomstig is van die stemme van individuele neurone nie, maar van 'n hele orkes van hulle wat in verhouding tot mekaar optree. Om een ​​vir een te kyk gee jou nie 'n holistiese siening nie.

Optogenetika het in die 90's begin toe wetenskaplikes geweet het dat proteïene wat opsiene in bakterieë en alge genoem word, elektrisiteit opwek wanneer dit aan lig blootgestel word. Optogenetika gebruik hierdie meganisme.

Die opsin-gene word in die DNS van 'n onskadelike virus ingevoeg, wat dan in die proefpersoon se brein of perifere senuwee ingespuit word. Deur die genetiese volgorde van die virus te verander, teiken die navorsers spesifieke neurone, soos dié wat verantwoordelik is vir koue of pyn, of areas van die brein wat bekend is dat hulle verantwoordelik is vir sekere aksies of gedrag.

Dan word 'n optiese vesel deur die vel of skedel ingevoeg, wat lig vanaf sy punt na die plek waar die virus geleë is deurgee. Die lig van die optiese vesel aktiveer die opsin, wat op sy beurt 'n elektriese lading gelei wat veroorsaak dat die neuron "verlig" (4). So kan wetenskaplikes die reaksies van die liggaam van muise beheer, wat slaap en aggressie op bevel veroorsaak.

4. Neuron beheer deur lig

Maar voor die gebruik van opsins en optogenetika om neurone wat by sekere siektes betrokke is, te aktiveer, moet wetenskaplikes nie net bepaal watter neurone vir die siekte verantwoordelik is nie, maar ook hoe die siekte met die senuweestelsel in wisselwerking tree.

Soos rekenaars, praat neurone binêre taal, met 'n woordeboek gebaseer op of hul sein aan of af is. Die volgorde, tydsintervalle en intensiteit van hierdie veranderinge bepaal die manier waarop inligting oorgedra word. As 'n siekte egter beskou kan word om sy eie taal te praat, is 'n tolk nodig.

Cohen en sy kollegas het gevoel dat optogenetika dit kan hanteer. Hulle het dus die proses omgekeerd ontwikkel – in plaas daarvan om lig te gebruik om neurone te aktiveer, gebruik hulle lig om hul aktiwiteit aan te teken.

Opsins kan 'n manier wees om allerhande siektes te behandel, maar wetenskaplikes sal waarskynlik bio-elektroniese toestelle moet ontwikkel wat dit nie gebruik nie. Die gebruik van geneties gemodifiseerde virusse sal onaanvaarbaar word vir die owerhede en die samelewing. Daarbenewens is die opsin-metode gebaseer op geenterapie, wat nog nie oortuigende sukses in kliniese proewe behaal het nie, baie duur is en blykbaar ernstige gesondheidsrisiko's inhou.

Cohen noem twee alternatiewe. Een van hulle word geassosieer met molekules wat soos opsins optree. Die tweede gebruik RNA om in 'n opsin-agtige proteïen omgeskakel te word omdat dit nie DNA verander nie, so daar is geen risiko's vir geenterapie nie. Tog die hoofprobleem lig in die area te verskaf. Daar is ontwerpe vir breininplantings met ’n ingeboude laser, maar Cohen beskou dit byvoorbeeld meer gepas om eksterne ligbronne te gebruik.

Op lang termyn beloof bio-elektronika (5) 'n omvattende oplossing vir al die gesondheidsprobleme wat die mensdom in die gesig staar. Dit is 'n baie eksperimentele area op die oomblik.

Dit is egter onteenseglik baie interessant.