Tembakan yang bertujuan baik dalam keadaan sakit

Kami sedang mencari obat dan vaksin yang efektif untuk virus corona dan infeksinya. Saat ini, kami tidak memiliki obat dengan kemanjuran yang terbukti. Namun, ada cara lain untuk memerangi penyakit, yang lebih terkait dengan dunia teknologi daripada biologi dan kedokteran ...

Pada tahun 1998, yaitu pada saat seorang penjelajah Amerika, Kevin Tracy (1), melakukan eksperimen pada tikus, tidak ada hubungan yang terlihat antara saraf vagus dan sistem kekebalan dalam tubuh. Kombinasi seperti itu dianggap hampir tidak mungkin.

Tapi Tracy yakin akan keberadaannya. Dia menghubungkan stimulator impuls listrik genggam ke saraf hewan dan mengobatinya dengan "tembakan" berulang-ulang. Dia kemudian memberi tikus TNF (faktor nekrosis tumor), protein yang terkait dengan peradangan pada hewan dan manusia. Hewan itu seharusnya menjadi meradang akut dalam waktu satu jam, tetapi pada pemeriksaan ditemukan bahwa TNF diblokir oleh 75%.

Ternyata sistem saraf bertindak sebagai terminal komputer, yang dengannya Anda dapat mencegah infeksi sebelum dimulai, atau menghentikan perkembangannya.

Impuls listrik yang diprogram dengan benar yang mempengaruhi sistem saraf dapat menggantikan efek obat mahal yang tidak acuh pada kesehatan pasien.

Pengendali jarak jauh tubuh

Penemuan ini membuka cabang baru yang disebut bioelektronika, yang mencari semakin banyak solusi teknis miniatur untuk merangsang tubuh guna membangkitkan respons yang direncanakan dengan cermat. Teknik ini masih dalam tahap awal. Selain itu, ada kekhawatiran serius tentang keamanan sirkuit elektronik. Namun, dibandingkan dengan obat-obatan, ia memiliki keuntungan besar.

Pada Mei 2014, Tracy mengatakan kepada New York Times bahwa teknologi bioelektronik berhasil menggantikan industri farmasi dan sering mengulanginya dalam beberapa tahun terakhir.

Perusahaan yang ia dirikan, SetPoint Medical (2), pertama kali menerapkan terapi baru tersebut kepada sekelompok dua belas sukarelawan dari Bosnia dan Herzegovina dua tahun lalu. Stimulator saraf vagus kecil yang memancarkan sinyal listrik telah ditanamkan di leher mereka. Pada delapan orang, tes berhasil - nyeri akut mereda, tingkat protein pro-inflamasi kembali normal, dan, yang paling penting, metode baru tidak menyebabkan efek samping yang serius. Ini mengurangi tingkat TNF sekitar 80%, tanpa sepenuhnya menghilangkannya, seperti halnya dengan farmakoterapi.

2. Chip Bioelektronik SetPoint Medical

Setelah bertahun-tahun melakukan penelitian laboratorium, pada tahun 2011, SetPoint Medical, yang diinvestasikan oleh perusahaan farmasi GlaxoSmithKline, memulai uji klinis implan perangsang saraf untuk melawan penyakit. Dua pertiga pasien dalam penelitian yang memiliki implan lebih panjang dari 19 cm di leher yang terhubung ke saraf vagus mengalami perbaikan, mengurangi rasa sakit dan pembengkakan. Para ilmuwan mengatakan ini baru permulaan, dan mereka memiliki rencana untuk mengobati mereka dengan stimulasi listrik dari penyakit lain seperti asma, diabetes, epilepsi, infertilitas, obesitas dan bahkan kanker. Tentu saja, juga infeksi seperti COVID-XNUMX.

Secara konsep, bioelektronika itu sederhana. Singkatnya, ia mengirimkan sinyal ke sistem saraf yang memberi tahu tubuh untuk pulih.

Namun, seperti biasa, masalahnya terletak pada detailnya, seperti interpretasi yang benar dan terjemahan bahasa listrik sistem saraf. Keamanan adalah masalah lain. Bagaimanapun, kita berbicara tentang perangkat elektronik yang terhubung secara nirkabel ke jaringan (3), yang artinya -.

Saat dia berbicara Anand Ragunan, profesor teknik listrik dan komputer di Universitas Purdue, bioelektronika "memberi saya kendali jarak jauh atas tubuh seseorang." Ini juga ujian yang serius. miniaturisasi, termasuk metode untuk menghubungkan secara efisien ke jaringan neuron yang memungkinkan memperoleh jumlah data yang sesuai.

Sumber 3 Implan otak yang berkomunikasi secara nirkabel

Bioelektronik tidak harus bingung dengan bio sibernetika (yaitu, sibernetika biologis), atau dengan bionik (yang muncul dari biocybernetics). Ini adalah disiplin ilmu yang terpisah. Denominator umum mereka adalah referensi untuk pengetahuan biologis dan teknis.

Kontroversi tentang virus yang diaktifkan secara optikal yang baik

Saat ini, para ilmuwan sedang menciptakan implan yang dapat berkomunikasi langsung dengan sistem saraf dalam upaya memerangi berbagai masalah kesehatan, mulai dari kanker hingga flu biasa.

Jika para peneliti berhasil dan bioelektronik tersebar luas, jutaan orang suatu hari nanti dapat berjalan dengan komputer yang terhubung ke sistem saraf mereka.

Di alam mimpi, tetapi tidak sepenuhnya tidak realistis, ada, misalnya, sistem peringatan dini yang, menggunakan sinyal listrik, secara instan mendeteksi "kunjungan" virus corona semacam itu ke dalam tubuh dan mengarahkan senjata (farmakologis atau bahkan nanoelektronika) ke tubuh. . agresor sampai menyerang seluruh sistem.

Para peneliti sedang berjuang untuk menemukan metode yang akan memahami sinyal dari ratusan ribu neuron pada saat yang bersamaan. Registrasi dan analisis yang akurat penting untuk bioelektronikasehingga para ilmuwan dapat mengidentifikasi inkonsistensi antara sinyal saraf dasar pada orang sehat dan sinyal yang dihasilkan oleh seseorang dengan penyakit tertentu.

Pendekatan tradisional untuk merekam sinyal saraf adalah dengan menggunakan probe kecil dengan elektroda di dalamnya, yang disebut. Seorang peneliti kanker prostat, misalnya, dapat menempelkan klem ke saraf yang terkait dengan prostat pada tikus yang sehat dan merekam aktivitasnya. Hal yang sama dapat dilakukan dengan makhluk yang prostatnya telah dimodifikasi secara genetik untuk menghasilkan tumor ganas. Membandingkan data mentah dari kedua metode akan memungkinkan kita untuk menentukan seberapa berbeda sinyal saraf pada tikus dengan kanker. Berdasarkan data tersebut, sinyal korektif pada gilirannya dapat diprogram ke dalam perangkat bioelektronik untuk mengobati kanker.

Tetapi mereka memiliki kekurangan. Mereka hanya dapat memilih satu sel pada satu waktu, sehingga mereka tidak mengumpulkan cukup data untuk melihat gambaran besarnya. Saat dia berbicara Adam E. Cohen, profesor kimia dan fisika di Harvard, "seperti mencoba melihat opera melalui sedotan."

Cohen, seorang ahli di bidang yang berkembang bernama optogenetik, percaya itu dapat mengatasi keterbatasan tambalan eksternal. Penelitiannya mencoba menggunakan optogenetika untuk menguraikan bahasa saraf penyakit. Masalahnya adalah bahwa aktivitas saraf tidak berasal dari suara neuron individu, tetapi dari keseluruhan orkestra yang bertindak dalam hubungannya satu sama lain. Melihat satu per satu tidak memberi Anda pandangan holistik.

Optogenetika dimulai pada tahun 90-an ketika para ilmuwan mengetahui bahwa protein yang disebut opsin pada bakteri dan alga menghasilkan listrik ketika terkena cahaya. Optogenetika menggunakan mekanisme ini.

Gen opsin dimasukkan ke dalam DNA virus yang tidak berbahaya, yang kemudian disuntikkan ke otak subjek atau saraf tepi. Dengan mengubah urutan genetik virus, para peneliti menargetkan neuron tertentu, seperti yang bertanggung jawab untuk merasakan dingin atau sakit, atau area otak yang diketahui bertanggung jawab atas tindakan atau perilaku tertentu.

Kemudian, serat optik dimasukkan melalui kulit atau tengkorak, yang mentransmisikan cahaya dari ujungnya ke tempat virus berada. Cahaya dari serat optik mengaktifkan opsin, yang pada gilirannya menghantarkan muatan listrik yang menyebabkan neuron "menyala" (4). Dengan demikian, para ilmuwan dapat mengontrol reaksi tubuh tikus, menyebabkan tidur dan agresi sesuai perintah.

4. Neuron dikendalikan oleh cahaya

Tetapi sebelum menggunakan opsin dan optogenetika untuk mengaktifkan neuron yang terlibat dalam penyakit tertentu, para ilmuwan perlu menentukan tidak hanya neuron mana yang bertanggung jawab atas penyakit tersebut, tetapi juga bagaimana penyakit tersebut berinteraksi dengan sistem saraf.

Seperti komputer, neuron berbicara bahasa biner, dengan kamus berdasarkan apakah sinyalnya aktif atau tidak. Urutan, interval waktu, dan intensitas perubahan ini menentukan cara informasi ditransmisikan. Namun, jika suatu penyakit dapat dianggap berbicara dalam bahasanya sendiri, diperlukan seorang juru bahasa.

Cohen dan rekan-rekannya merasa bahwa optogenetika bisa mengatasinya. Jadi mereka mengembangkan proses secara terbalik - alih-alih menggunakan cahaya untuk mengaktifkan neuron, mereka menggunakan cahaya untuk merekam aktivitas mereka.

Opsin bisa menjadi cara untuk mengobati segala macam penyakit, tetapi para ilmuwan mungkin perlu mengembangkan perangkat bioelektronik yang tidak menggunakannya. Penggunaan virus yang dimodifikasi secara genetik akan menjadi tidak dapat diterima oleh pihak berwenang dan masyarakat. Selain itu, metode opsin didasarkan pada terapi gen, yang belum mencapai keberhasilan konklusif dalam uji klinis, sangat mahal, dan tampaknya membawa risiko kesehatan yang serius.

Cohen menyebutkan dua alternatif. Salah satunya terkait dengan molekul yang berperilaku seperti opsin. Yang kedua menggunakan RNA untuk diubah menjadi protein seperti opsin karena tidak mengubah DNA, jadi tidak ada risiko terapi gen. Namun masalah utama memberikan cahaya di area tersebut. Ada desain implan otak dengan laser terintegrasi, tetapi Cohen, misalnya, menganggap lebih tepat menggunakan sumber cahaya eksternal.

Dalam jangka panjang, bioelektronik (5) menjanjikan solusi komprehensif untuk semua masalah kesehatan yang dihadapi umat manusia. Ini adalah area yang sangat eksperimental saat ini.

Namun, tidak dapat disangkal sangat menarik.