Καλά στοχευμένες βολές στην ασθένεια

Αναζητούμε μια αποτελεσματική θεραπεία και εμβόλιο για τον κορονοϊό και τη μόλυνση του. Αυτή τη στιγμή δεν έχουμε φάρμακα με αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα. Ωστόσο, υπάρχει ένας άλλος τρόπος καταπολέμησης των ασθενειών, που σχετίζεται περισσότερο με τον κόσμο της τεχνολογίας από τη βιολογία και την ιατρική…

Το 1998, δηλ. σε μια εποχή που ένας Αμερικανός εξερευνητής, Κέβιν Τρέισι (1), πραγματοποίησε τα πειράματά του σε αρουραίους, δεν παρατηρήθηκε σύνδεση μεταξύ του πνευμονογαστρικού νεύρου και του ανοσοποιητικού συστήματος στο σώμα. Ένας τέτοιος συνδυασμός θεωρήθηκε σχεδόν αδύνατος.

Αλλά η Τρέισι ήταν σίγουρη για την ύπαρξη. Συνέδεσε ένα φορητό διεγέρτη ηλεκτρικών παλμών στο νεύρο του ζώου και το αντιμετώπισε με επαναλαμβανόμενες «βολές». Στη συνέχεια έδωσε στον αρουραίο TNF (παράγοντας νέκρωσης όγκου), μια πρωτεΐνη που σχετίζεται με φλεγμονή τόσο σε ζώα όσο και σε ανθρώπους. Το ζώο υποτίθεται ότι θα είχε οξεία φλεγμονή μέσα σε μια ώρα, αλλά κατά την εξέταση διαπιστώθηκε ότι ο TNF μπλοκαρίστηκε κατά 75%.

Αποδείχθηκε ότι το νευρικό σύστημα λειτουργούσε ως τερματικό υπολογιστή, με το οποίο μπορείτε είτε να αποτρέψετε τη μόλυνση πριν ξεκινήσει είτε να σταματήσετε την ανάπτυξή της.

Οι σωστά προγραμματισμένες ηλεκτρικές παρορμήσεις που επηρεάζουν το νευρικό σύστημα μπορούν να αντικαταστήσουν τα αποτελέσματα ακριβών φαρμάκων που δεν είναι αδιάφορα για την υγεία του ασθενούς.

Τηλεχειριστήριο αμαξώματος

Αυτή η ανακάλυψη άνοιξε ένα νέο υποκατάστημα που ονομάζεται βιοηλεκτρονική, που αναζητά όλο και περισσότερες μικροσκοπικές τεχνικές λύσεις για την τόνωση του σώματος ώστε να προκαλεί προσεκτικά σχεδιασμένες απαντήσεις. Η τεχνική είναι ακόμα στα σπάργανα. Επιπλέον, υπάρχουν σοβαρές ανησυχίες για την ασφάλεια των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Ωστόσο, σε σύγκριση με τα φαρμακευτικά προϊόντα, έχει τεράστια πλεονεκτήματα.

Τον Μάιο του 2014, η Tracy είπε στους New York Times Οι βιοηλεκτρονικές τεχνολογίες μπορούν να αντικαταστήσουν με επιτυχία τη φαρμακευτική βιομηχανία και το επαναλάμβανε συχνά τα τελευταία χρόνια.

Η εταιρεία που ίδρυσε, SetPoint Medical (2), εφάρμοσε για πρώτη φορά τη νέα θεραπεία σε μια ομάδα δώδεκα εθελοντών από τη Βοσνία-Ερζεγοβίνη πριν από δύο χρόνια. Στο λαιμό τους έχουν εμφυτευθεί μικροσκοπικοί διεγέρτες του πνευμονογαστρικού νεύρου που εκπέμπουν ηλεκτρικά σήματα. Σε οκτώ άτομα, η δοκιμή ήταν επιτυχής - ο οξύς πόνος υποχώρησε, το επίπεδο των προφλεγμονωδών πρωτεϊνών επέστρεψε στο φυσιολογικό και, το πιο σημαντικό, η νέα μέθοδος δεν προκάλεσε σοβαρές παρενέργειες. Μείωσε το επίπεδο του TNF κατά περίπου 80%, χωρίς να το εξαλείψει εντελώς, όπως συμβαίνει με τη φαρμακοθεραπεία.

2. Βιοηλεκτρονικό τσιπ SetPoint Medical

Μετά από χρόνια εργαστηριακής έρευνας, το 2011 η SetPoint Medical, στην οποία επένδυσε η φαρμακευτική εταιρεία GlaxoSmithKline, ξεκίνησε κλινικές δοκιμές νευροδιεγερτικών εμφυτευμάτων για την καταπολέμηση ασθενειών. Τα δύο τρίτα των ασθενών στη μελέτη που είχαν εμφυτεύματα μακρύτερα από 19 cm στον αυχένα συνδεδεμένα με το πνευμονογαστρικό νεύρο παρουσίασαν βελτίωση, μειωμένο πόνο και πρήξιμο. Οι επιστήμονες λένε ότι αυτή είναι μόνο η αρχή και έχουν σχέδια να τα θεραπεύσουν διεγείροντας ηλεκτρικά άλλες ασθένειες όπως το άσθμα, ο διαβήτης, η επιληψία, η στειρότητα, η παχυσαρκία, ακόμη και ο καρκίνος. Φυσικά, και λοιμώξεις όπως το COVID-XNUMX.

Ως έννοια, η βιοηλεκτρονική είναι απλή. Με λίγα λόγια, μεταδίδει σήματα στο νευρικό σύστημα που λένε στο σώμα να ανακάμψει.

Ωστόσο, όπως πάντα, το πρόβλημα βρίσκεται στις λεπτομέρειες, όπως η σωστή ερμηνεία και μετάφραση της ηλεκτρικής γλώσσας του νευρικού συστήματος. Η ασφάλεια είναι άλλο θέμα. Εξάλλου, μιλάμε για ηλεκτρονικές συσκευές συνδεδεμένες ασύρματα σε δίκτυο (3), που σημαίνει -.

Καθώς μιλάει Ανάντ Ραγκουνάθαν, καθηγητής ηλεκτρολογίας και μηχανικής υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο Purdue, η βιοηλεκτρονική «μου δίνει τον έλεγχο του σώματος κάποιου από απόσταση». Είναι και αυτό ένα σοβαρό τεστ. μικρογραφία, συμπεριλαμβανομένων μεθόδων για αποτελεσματική σύνδεση σε δίκτυα νευρώνων που θα επέτρεπαν τη λήψη κατάλληλων ποσοτήτων δεδομένων.

Πηγή 3 Εγκεφαλικά εμφυτεύματα που επικοινωνούν ασύρματα

Η βιοηλεκτρονική δεν πρέπει να συγχέεται με βιοκυβερνητική (δηλαδή η βιολογική κυβερνητική), ούτε με τη βιονική (που προέκυψε από τη βιοκυβερνητική). Πρόκειται για ξεχωριστούς επιστημονικούς κλάδους. Κοινός τους παρονομαστής είναι η αναφορά σε βιολογικές και τεχνικές γνώσεις.

Διαμάχη για καλούς οπτικά ενεργοποιημένους ιούς

Σήμερα, οι επιστήμονες δημιουργούν εμφυτεύματα που μπορούν να επικοινωνούν απευθείας με το νευρικό σύστημα σε μια προσπάθεια να καταπολεμήσουν διάφορα προβλήματα υγείας, από τον καρκίνο μέχρι το κοινό κρυολόγημα.

Εάν οι ερευνητές ήταν επιτυχημένοι και η βιοηλεκτρονική γινόταν ευρέως διαδεδομένη, εκατομμύρια άνθρωποι θα μπορούσαν μια μέρα να περπατούν με υπολογιστές συνδεδεμένους στο νευρικό τους σύστημα.

Στη σφαίρα των ονείρων, αλλά όχι εντελώς εξωπραγματικά, υπάρχουν, για παράδειγμα, συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης που, χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά σήματα, ανιχνεύουν αμέσως την «επίσκεψη» ενός τέτοιου κορονοϊού στο σώμα και κατευθύνουν όπλα (φαρμακολογικά ή ακόμα και νανοηλεκτρονικά) σε αυτό. . επιθετικός μέχρι να επιτεθεί σε ολόκληρο το σύστημα.

Οι ερευνητές αγωνίζονται να βρουν μια μέθοδο που θα κατανοεί σήματα από εκατοντάδες χιλιάδες νευρώνες ταυτόχρονα. Ακριβής καταχώριση και ανάλυση απαραίτητες για τη βιοηλεκτρονικήέτσι ώστε οι επιστήμονες να μπορούν να εντοπίσουν ασυνέπειες μεταξύ των βασικών νευρικών σημάτων σε υγιείς ανθρώπους και των σημάτων που παράγονται από ένα άτομο με μια συγκεκριμένη ασθένεια.

Η παραδοσιακή προσέγγιση για την καταγραφή των νευρικών σημάτων είναι η χρήση μικροσκοπικών ανιχνευτών με ηλεκτρόδια μέσα, που ονομάζονται. Ένας ερευνητής του καρκίνου του προστάτη, για παράδειγμα, μπορεί να συνδέσει σφιγκτήρες σε ένα νεύρο που σχετίζεται με τον προστάτη σε ένα υγιές ποντίκι και να καταγράψει τη δραστηριότητα. Το ίδιο θα μπορούσε να γίνει με ένα πλάσμα του οποίου ο προστάτης έχει τροποποιηθεί γενετικά για να παράγει κακοήθεις όγκους. Η σύγκριση των πρωτογενών δεδομένων και των δύο μεθόδων θα μας επιτρέψει να προσδιορίσουμε πόσο διαφορετικά είναι τα νευρικά σήματα σε ποντίκια με καρκίνο. Με βάση αυτά τα δεδομένα, ένα διορθωτικό σήμα θα μπορούσε με τη σειρά του να προγραμματιστεί σε μια βιοηλεκτρονική συσκευή για τη θεραπεία του καρκίνου.

Έχουν όμως μειονεκτήματα. Μπορούν να επιλέξουν μόνο ένα κελί τη φορά, επομένως δεν συλλέγουν αρκετά δεδομένα για να δουν τη μεγάλη εικόνα. Καθώς μιλάει Αδάμ Ε. Κοέν, καθηγητής χημείας και φυσικής στο Χάρβαρντ, «είναι σαν να προσπαθείς να δεις την όπερα μέσα από το καλαμάκι».

Ο Κοέν, ένας ειδικός σε έναν αναπτυσσόμενο τομέα τηλεφώνησε οπτογενετική, πιστεύει ότι μπορεί να ξεπεράσει τους περιορισμούς των εξωτερικών patches. Η έρευνά του επιχειρεί να χρησιμοποιήσει την οπτογενετική για να αποκρυπτογραφήσει τη νευρική γλώσσα της νόσου. Το πρόβλημα είναι ότι η νευρική δραστηριότητα δεν προέρχεται από τις φωνές μεμονωμένων νευρώνων, αλλά από μια ολόκληρη ορχήστρα από αυτούς που ενεργούν σε σχέση μεταξύ τους. Το να βλέπεις ένα προς ένα δεν σου δίνει μια ολιστική άποψη.

Η οπτογενετική ξεκίνησε τη δεκαετία του '90 όταν οι επιστήμονες γνώριζαν ότι οι πρωτεΐνες που ονομάζονται οψίνες στα βακτήρια και τα φύκια παράγουν ηλεκτρισμό όταν εκτίθενται στο φως. Η Οπτογενετική χρησιμοποιεί αυτόν τον μηχανισμό.

Τα γονίδια της οψίνης εισάγονται στο DNA ενός αβλαβούς ιού, ο οποίος στη συνέχεια εγχέεται στον εγκέφαλο ή στο περιφερικό νεύρο του ατόμου. Αλλάζοντας τη γενετική αλληλουχία του ιού, οι ερευνητές στοχεύουν συγκεκριμένους νευρώνες, όπως εκείνους που είναι υπεύθυνοι για το κρύο ή τον πόνο, ή περιοχές του εγκεφάλου που είναι γνωστό ότι είναι υπεύθυνοι για ορισμένες ενέργειες ή συμπεριφορές.

Στη συνέχεια, μια οπτική ίνα εισάγεται μέσω του δέρματος ή του κρανίου, η οποία μεταδίδει το φως από την άκρη της στο σημείο όπου βρίσκεται ο ιός. Το φως από την οπτική ίνα ενεργοποιεί την οψίνη, η οποία με τη σειρά της οδηγεί ένα ηλεκτρικό φορτίο που προκαλεί τον νευρώνα να «ανάβει» (4). Έτσι, οι επιστήμονες μπορούν να ελέγξουν τις αντιδράσεις του σώματος των ποντικών, προκαλώντας ύπνο και επιθετικότητα κατά εντολή.

4. Νευρώνας που ελέγχεται από το φως

Αλλά προτού χρησιμοποιήσουν τις οψίνες και την οπτογενετική για την ενεργοποίηση των νευρώνων που εμπλέκονται σε ορισμένες ασθένειες, οι επιστήμονες πρέπει να προσδιορίσουν όχι μόνο ποιοι νευρώνες είναι υπεύθυνοι για την ασθένεια, αλλά και πώς αλληλεπιδρά η ασθένεια με το νευρικό σύστημα.

Όπως οι υπολογιστές, οι νευρώνες μιλούν δυαδική γλώσσα, με ένα λεξικό που βασίζεται στο αν το σήμα τους είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο. Η σειρά, τα χρονικά διαστήματα και η ένταση αυτών των αλλαγών καθορίζουν τον τρόπο μετάδοσης των πληροφοριών. Ωστόσο, εάν μια ασθένεια μπορεί να θεωρηθεί ότι μιλάει τη δική της γλώσσα, χρειάζεται διερμηνέας.

Ο Κοέν και οι συνεργάτες του θεώρησαν ότι η οπτογενετική θα μπορούσε να το χειριστεί. Έτσι ανέπτυξαν τη διαδικασία αντίστροφα - αντί να χρησιμοποιούν το φως για να ενεργοποιήσουν τους νευρώνες, χρησιμοποιούν το φως για να καταγράφουν τη δραστηριότητά τους.

Τα Opsins θα μπορούσαν να είναι ένας τρόπος για τη θεραπεία όλων των ειδών ασθενειών, αλλά οι επιστήμονες πιθανότατα θα χρειαστεί να αναπτύξουν βιοηλεκτρονικές συσκευές που δεν θα τις χρησιμοποιούν. Η χρήση γενετικά τροποποιημένων ιών θα γίνει απαράδεκτη για τις αρχές και την κοινωνία. Επιπλέον, η μέθοδος opsin βασίζεται στη γονιδιακή θεραπεία, η οποία δεν έχει ακόμη πειστική επιτυχία σε κλινικές δοκιμές, είναι πολύ ακριβή και φαίνεται να εγκυμονεί σοβαρούς κινδύνους για την υγεία.

Ο Κοέν αναφέρει δύο εναλλακτικές. Ένα από αυτά σχετίζεται με μόρια που συμπεριφέρονται σαν οψίνες. Το δεύτερο χρησιμοποιεί το RNA για να μετατραπεί σε πρωτεΐνη που μοιάζει με οψίνη επειδή δεν αλλάζει το DNA, επομένως δεν υπάρχουν κίνδυνοι γονιδιακής θεραπείας. Το βασικό πρόβλημα όμως παρέχοντας φως στην περιοχή. Υπάρχουν σχέδια για εμφυτεύματα εγκεφάλου με ενσωματωμένο λέιζερ, αλλά ο Cohen, για παράδειγμα, θεωρεί πιο ενδεδειγμένο τη χρήση εξωτερικών πηγών φωτός.

Μακροπρόθεσμα, η βιοηλεκτρονική (5) υπόσχεται μια ολοκληρωμένη λύση σε όλα τα προβλήματα υγείας που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα. Αυτή είναι μια πολύ πειραματική περιοχή αυτή τη στιγμή.

Ωστόσο, είναι αναμφισβήτητα πολύ ενδιαφέρον.