Ауру кезіндегі жақсы бағытталған соққылар

Біз коронавирус пен оның инфекциясына қарсы тиімді ем мен вакцинаны іздейміз. Қазіргі уақытта бізде тиімділігі дәлелденген дәрілер жоқ. Дегенмен, биология мен медицинадан гөрі технология әлеміне байланысты аурулармен күресудің тағы бір жолы бар ...

1998 жылы, яғни. американдық зерттеуші болған уақытта, Кевин Трейси (1), егеуқұйрықтарға тәжірибелерін жүргізді, кезбе нерв пен денедегі иммундық жүйе арасында ешқандай байланыс байқалмады. Мұндай комбинация іс жүзінде мүмкін емес деп саналды.

Бірақ Трейси бар екеніне сенімді болды. Ол жануардың жүйкесіне қолмен ұсталатын электрлік импульсті стимуляторды жалғап, қайта-қайта «атумен» емдеген. Содан кейін ол егеуқұйрықтарға TNF (ісік некрозының факторы), жануарларда да, адамдарда да қабынуға байланысты ақуызды берді. Жануар бір сағат ішінде жедел қабынуы керек еді, бірақ тексеру кезінде TNF 75% бітеліп қалғаны анықталды.

Жүйке жүйесі компьютерлік терминалдың рөлін атқаратыны белгілі болды, оның көмегімен инфекция басталғанға дейін оның алдын алуға немесе оның дамуын тоқтатуға болады.

Жүйке жүйесіне әсер ететін дұрыс бағдарламаланған электрлік импульстар пациенттің денсаулығына бей-жай қарамайтын қымбат дәрілердің әсерін алмастыра алады.

Дененің қашықтан басқару пульті

Бұл жаңалық атты жаңа филиалды ашты биоэлектроника, ол мұқият жоспарланған жауаптарды тудыру үшін денені ынталандыру үшін көбірек миниатюралық техникалық шешімдерді іздейді. Техника әлі қалыптасу кезеңінде. Сонымен қатар, электронды схемалардың қауіпсіздігіне қатысты елеулі алаңдаушылық бар. Дегенмен, фармацевтикалық препараттармен салыстырғанда оның үлкен артықшылықтары бар.

2014 жылдың мамыр айында Трейси бұл туралы New York Times газетіне айтты биоэлектрондық технологиялар фармацевтика саласын сәтті алмастыра алады және оны соңғы жылдары жиі қайталады.

Ол негізін қалаған SetPoint Medical (2) компаниясы жаңа терапияны алғаш рет екі жыл бұрын Босния мен Герцеговинадан келген он екі еріктілер тобына қолданды. Олардың мойнына электр сигналдарын шығаратын кішкентай кезбе жүйке стимуляторлары қондырылды. Сегіз адамда сынақ сәтті өтті - өткір ауырсыну басылды, қабынуға қарсы протеиндердің деңгейі қалыпқа келді, ең бастысы, жаңа әдіс ауыр жанама әсерлерді тудырмады. Ол фармакотерапиядағыдай TNF деңгейін толығымен жоймай, шамамен 80% төмендетті.

2. SetPoint Medical биоэлектрондық чипі

Жылдар бойы жүргізілген зертханалық зерттеулерден кейін 2011 жылы GlaxoSmithKline фармацевтикалық компаниясы инвестиция салған SetPoint Medical аурумен күресу үшін жүйке стимуляциялайтын импланттардың клиникалық сынақтарын бастады. Вагус нервімен жалғанған мойынға ұзындығы 19 см-ден асатын имплантаттары бар зерттеуге қатысқан пациенттердің үштен екісі жақсаруды, ауырсынуды және ісінуді азайтты. Ғалымдар бұл тек бастамасы екенін және оларды астма, қант диабеті, эпилепсия, бедеулік, семіздік және тіпті қатерлі ісік сияқты басқа ауруларды электрлік ынталандыру арқылы емдеуді жоспарлап отырғанын айтады. Әрине, сонымен қатар COVID-XNUMX сияқты инфекциялар.

Тұжырымдама ретінде биоэлектроника қарапайым. Қысқасы, ол жүйке жүйесіне дененің қалпына келуін білдіретін сигналдарды береді.

Дегенмен, әдеттегідей, мәселе дұрыс түсіндіру және сияқты бөлшектерде жатыр жүйке жүйесінің электрлік тілінің аудармасы. Қауіпсіздік - басқа мәселе. Өйткені, біз желіге сымсыз қосылған электрондық құрылғылар туралы айтып отырмыз (3), бұл дегеніміз -.

Ол сөйлегенде Ананд Рагхунатан, Пурдю университетінің электр және компьютерлік инженерия профессоры, биоэлектроника «маған біреудің денесін қашықтан басқаруға мүмкіндік береді». Бұл да ауыр сынақ. миниатюризация, соның ішінде деректердің тиісті көлемін алуға мүмкіндік беретін нейрондық желілерге тиімді қосылу әдістері.

Source 3Сымсыз байланысатын ми импланттары

Биоэлектрониканы шатастырмау керек биоциберника (яғни биологиялық кибернетика), бионикамен де (биокибернетикадан пайда болған). Бұл жеке ғылыми пәндер. Олардың ортақ белгісі - биологиялық және техникалық білімге сілтеме.

Жақсы оптикалық белсендірілген вирустар туралы даулар

Бүгінде ғалымдар қатерлі ісіктен суық тиюге дейін әртүрлі денсаулық проблемаларымен күресу үшін жүйке жүйесімен тікелей байланыса алатын импланттарды жасауда.

Егер зерттеушілер табысты болып, биоэлектроника кең таралса, миллиондаған адамдар бір күні жүйке жүйесіне қосылған компьютерлермен жүре алатын еді.

Армандар саласында, бірақ мүлдем шындыққа жанаспайтын, мысалы, электрлік сигналдарды қолдана отырып, мұндай коронавирустың ағзаға «баруын» және оған тікелей қаруды (фармакологиялық немесе тіпті наноэлектронды) дереу анықтайтын ерте ескерту жүйелері бар. . агрессор бүкіл жүйеге шабуыл жасағанға дейін.

Зерттеушілер бір уақытта жүздеген мың нейрондардан келетін сигналдарды түсінетін әдісті табу үшін күресуде. Биоэлектроника үшін қажет дәл тіркеу және талдауғалымдар сау адамдардағы негізгі нейрондық сигналдар мен белгілі бір ауруы бар адам шығаратын сигналдар арасындағы сәйкессіздікті анықтай алатындай.

Нейрондық сигналдарды жазудың дәстүрлі тәсілі ішінде электродтары бар кішкентай зондтарды пайдалану болып табылады. Мысалы, қуық асты безінің қатерлі ісігін зерттеуші сау тінтуірдегі қуық асты безімен байланысты нервке қысқыштарды бекітіп, әрекетті жаза алады. Қуық асты безі қатерлі ісік тудыратын генетикалық түрлендірілген тіршілік иесімен де солай жасауға болады. Екі әдістің де бастапқы деректерін салыстыру қатерлі ісікке шалдыққан тышқандарда жүйке сигналдарының қаншалықты әртүрлі екенін анықтауға мүмкіндік береді. Осындай деректерге сүйене отырып, түзету сигналы өз кезегінде қатерлі ісіктерді емдеуге арналған биоэлектрондық құрылғыға бағдарламалануы мүмкін.

Бірақ олардың кемшіліктері бар. Олар бір уақытта тек бір ұяшықты таңдай алады, сондықтан олар үлкен суретті көру үшін жеткілікті деректерді жинамайды. Ол сөйлегенде Адам Е. Коэн, Гарвардтағы химия және физика профессоры, «бұл операны сабан арқылы көруге тырысқан сияқты».

Коэн, өсіп келе жатқан саланың сарапшысы шақырды оптогенетика, ол сыртқы патчтардың шектеулерін жеңе алады деп есептейді. Оның зерттеулері аурудың нейрондық тілін шешу үшін оптогенетиканы қолдануға тырысады. Мәселе мынада, жүйке белсенділігі жеке нейрондардың дауыстарынан емес, олардың бір-біріне қатысты әрекет ететін тұтас оркестрінен туындайды. Бір-бірден қарау сізге біртұтас көзқарас бермейді.

Оптогенетика 90-шы жылдары ғалымдар бактериялар мен балдырлардағы опсиндер деп аталатын белоктар жарық әсер еткенде электр энергиясын өндіретінін білген кезде басталды. Оптогенетика бұл механизмді пайдаланады.

Опсин гендері зиянсыз вирустың ДНҚ-сына енгізіледі, содан кейін ол зерттелушінің миына немесе перифериялық жүйкеге енгізіледі. Вирустың генетикалық тізбегін өзгерту арқылы зерттеушілер суық немесе ауырсынуды сезінуге жауаптылар немесе белгілі бір әрекеттер мен мінез-құлыққа жауапты мидың аймақтары сияқты нақты нейрондарға бағытталған.

Содан кейін тері немесе бас сүйегі арқылы оптикалық талшық енгізіледі, ол оның ұшынан вирус орналасқан жерге жарық өткізеді. Оптикалық талшықтан түсетін жарық опсинді белсендіреді, ол өз кезегінде нейронның «жарық» болуына әкелетін электр зарядын өткізеді (4). Осылайша, ғалымдар тышқандар денесінің реакцияларын басқара алады, бұл ұйқыны және бұйрық бойынша агрессияны тудырады.

4. Жарықпен басқарылатын нейрон

Бірақ белгілі бір ауруларға қатысатын нейрондарды белсендіру үшін опсиндер мен оптогенетиканы қолданбас бұрын, ғалымдар ауруға қандай нейрондар жауапты екенін ғана емес, сонымен қатар аурудың жүйке жүйесімен қалай әрекеттесетінін де анықтауы керек.

Компьютерлер сияқты нейрондар сөйлейді екілік тіл, олардың сигналы қосулы немесе өшірулі екеніне негізделген сөздікпен. Бұл өзгерістердің реті, уақыт аралығы және қарқындылығы ақпараттың берілу жолын анықтайды. Алайда, егер ауру өз тілінде сөйлейді деп санауға болатын болса, аудармашы қажет.

Коэн мен оның әріптестері оптогенетика оны шеше алатынын сезінді. Сондықтан олар процесті кері бағытта дамытты – нейрондарды белсендіру үшін жарықты пайдаланудың орнына, олардың белсенділігін жазу үшін жарықты пайдаланады.

Опсиндер әртүрлі ауруларды емдеудің бір жолы болуы мүмкін, бірақ ғалымдар оларды пайдаланбайтын биоэлектронды құрылғыларды әзірлеуі керек болуы мүмкін. Генетикалық түрлендірілген вирустарды қолдану билік пен қоғам үшін қолайсыз болады. Сонымен қатар, опсин әдісі гендік терапияға негізделген, ол әлі клиникалық сынақтарда сенімді жетістікке жете алмаған, өте қымбат және денсаулыққа айтарлықтай қауіп төндіретін көрінеді.

Коэн екі баламаны атап өтеді. Олардың бірі опсин сияқты әрекет ететін молекулалармен байланысты. Екіншісі опсин тәрізді протеинге айналу үшін РНҚ пайдаланады, себебі ол ДНҚ-ны өзгертпейді, сондықтан гендік терапия қаупі жоқ. Дегенмен басты мәселе аумақты жарықпен қамтамасыз ету. Кірістірілген лазері бар ми импланттарының конструкциялары бар, бірақ, мысалы, Коэн сыртқы жарық көздерін пайдалануды дұрыс деп санайды.

Ұзақ мерзімді перспективада биоэлектроника (5) адамзат алдында тұрған барлық денсаулық проблемаларын кешенді шешуді уәде етеді. Бұл қазір өте тәжірибелі аймақ.

Дегенмен, бұл өте қызықты екені даусыз.