Ergydion wedi'u hanelu'n dda mewn salwch

Rydym yn chwilio am iachâd a brechlyn effeithiol ar gyfer y coronafeirws a'i haint. Ar hyn o bryd, nid oes gennym gyffuriau ag effeithiolrwydd profedig. Fodd bynnag, mae ffordd arall o frwydro yn erbyn afiechydon, sy'n fwy cysylltiedig â byd technoleg na bioleg a meddygaeth ...

Yn 1998, h.y. ar adeg pan oedd fforiwr Americanaidd, Kevin Tracy (1), cynhaliodd ei arbrofion ar lygod mawr, ni welwyd unrhyw gysylltiad rhwng y nerf fagws a'r system imiwnedd yn y corff. Ystyriwyd bod cyfuniad o'r fath bron yn amhosibl.

Ond roedd Tracy yn sicr o fodolaeth. Cysylltodd symbylydd ysgogiad trydanol llaw â nerf yr anifail a'i drin â "saethiadau" dro ar ôl tro. Yna rhoddodd y llygoden fawr TNF (ffactor necrosis tiwmor), protein sy'n gysylltiedig â llid mewn anifeiliaid a phobl. Roedd yr anifail i fod i fynd yn llidus iawn o fewn awr, ond wrth archwilio canfuwyd bod TNF wedi'i rwystro gan 75%.

Mae'n troi allan bod y system nerfol yn gweithredu fel terfynell gyfrifiadurol, y gallwch naill ai atal haint cyn iddo ddechrau, neu atal ei ddatblygiad.

Gall ysgogiadau trydanol wedi'u rhaglennu'n gywir sy'n effeithio ar y system nerfol ddisodli effeithiau cyffuriau drud nad ydynt yn ddifater i iechyd y claf.

Corff rheoli o bell

Agorodd y darganfyddiad hwn gangen newydd o'r enw bioelectroneg, sy'n chwilio am fwy a mwy o atebion technegol bach ar gyfer ysgogi'r corff er mwyn ysgogi ymatebion sydd wedi'u cynllunio'n ofalus. Mae'r dechneg yn dal yn ei ddyddiau cynnar. Yn ogystal, mae pryderon difrifol ynghylch diogelwch cylchedau electronig. Fodd bynnag, o'i gymharu â fferyllol, mae ganddo fanteision enfawr.

Ym mis Mai 2014, dywedodd Tracy hynny wrth y New York Times gall technolegau bioelectronig ddisodli'r diwydiant fferyllol yn llwyddiannus a'i hailadrodd yn aml yn ystod y blynyddoedd diwethaf.

Cymhwysodd y cwmni a sefydlodd, SetPoint Medical (2), y therapi newydd i grŵp o ddeuddeg o wirfoddolwyr o Bosnia a Herzegovina ddwy flynedd yn ôl. Mae symbylyddion nerf fagws bach sy'n allyrru signalau trydanol wedi'u mewnblannu yn eu gyddfau. Mewn wyth o bobl, roedd y prawf yn llwyddiannus - gostyngodd poen acíwt, dychwelodd lefel y proteinau pro-llidiol i normal, ac, yn bwysicaf oll, nid oedd y dull newydd yn achosi sgîl-effeithiau difrifol. Gostyngodd lefel TNF tua 80%, heb ei ddileu'n llwyr, fel sy'n wir gyda ffarmacotherapi.

2. sglodion Bioelectronig SetPoint Meddygol

Ar ôl blynyddoedd o ymchwil labordy, yn 2011 dechreuodd SetPoint Medical, y buddsoddodd y cwmni fferyllol GlaxoSmithKline ynddo, dreialon clinigol o fewnblaniadau sy'n ysgogi'r nerfau i frwydro yn erbyn afiechyd. Profodd dwy ran o dair o'r cleifion yn yr astudiaeth a gafodd fewnblaniadau mwy na 19 cm yn y gwddf yn gysylltiedig â'r nerf fagws welliant, gan leihau poen a chwyddo. Mae gwyddonwyr yn dweud mai dim ond y dechrau yw hyn, ac mae ganddyn nhw gynlluniau i'w trin trwy ysgogi clefydau eraill fel asthma, diabetes, epilepsi, anffrwythlondeb, gordewdra a hyd yn oed canser. Wrth gwrs, hefyd heintiau fel COVID-XNUMX.

Fel cysyniad, mae bioelectroneg yn syml. Yn fyr, mae'n trosglwyddo signalau i'r system nerfol sy'n dweud wrth y corff i wella.

Fodd bynnag, fel bob amser, mae'r broblem yn gorwedd yn y manylion, megis y dehongliad cywir a cyfieithu iaith drydanol y system nerfol. Mae diogelwch yn fater arall. Wedi'r cyfan, rydym yn sôn am ddyfeisiau electronig sy'n gysylltiedig yn ddi-wifr â rhwydwaith (3), sy'n golygu -.

Wrth iddo siarad Anand Raghunathan, athro peirianneg drydanol a chyfrifiadurol ym Mhrifysgol Purdue, bioelectroneg "yn rhoi rheolaeth bell i mi o gorff rhywun." Mae hwn hefyd yn brawf difrifol. miniatureiddio, gan gynnwys dulliau ar gyfer cysylltu'n effeithlon â rhwydweithiau o niwronau a fyddai'n caniatáu cael symiau priodol o ddata.

Ffynhonnell 3Brain mewnblaniadau sy'n cyfathrebu'n ddi-wifr

Ni ddylid drysu â bioelectroneg bioseiberneteg (hynny yw, seiberneteg fiolegol), nac â bioneg (a gododd o fioseiberneteg). Mae'r rhain yn ddisgyblaethau gwyddonol ar wahân. Eu henwadur cyffredin yw'r cyfeiriad at wybodaeth fiolegol a thechnegol.

Dadl ynghylch firysau da wedi'u hysgogi'n optegol

Heddiw, mae gwyddonwyr yn creu mewnblaniadau a all gyfathrebu'n uniongyrchol â'r system nerfol mewn ymgais i frwydro yn erbyn problemau iechyd amrywiol, o ganser i'r annwyd cyffredin.

Pe bai ymchwilwyr yn llwyddiannus a bod bioelectroneg yn dod yn eang, gallai miliynau o bobl un diwrnod allu cerdded gyda chyfrifiaduron sy'n gysylltiedig â'u systemau nerfol.

Ym myd breuddwydion, ond nid yn gwbl afrealistig, mae yna, er enghraifft, systemau rhybuddio cynnar sydd, gan ddefnyddio signalau trydanol, yn canfod “ymweliad” coronafirws o'r fath yn y corff ar unwaith ac yn cyfeirio arfau (ffarmacolegol neu hyd yn oed nanoelectroneg) ato. . ymosodwr nes ei fod yn ymosod ar y system gyfan.

Mae ymchwilwyr yn cael trafferth dod o hyd i ddull a fydd yn deall signalau gan gannoedd o filoedd o niwronau ar yr un pryd. Mae cofrestru a dadansoddi cywir yn hanfodol ar gyfer bioelectronegfel y gall gwyddonwyr nodi anghysondebau rhwng signalau niwral sylfaenol mewn pobl iach a signalau a gynhyrchir gan berson â chlefyd penodol.

Y dull traddodiadol o gofnodi signalau niwral yw defnyddio stilwyr bach gydag electrodau y tu mewn, a elwir. Gall ymchwilydd canser y prostad, er enghraifft, atodi clampiau i nerf sy'n gysylltiedig â'r brostad mewn llygoden iach a chofnodi'r gweithgaredd. Gellid gwneud yr un peth gyda chreadur y mae ei brostad wedi'i addasu'n enetig i gynhyrchu tiwmorau malaen. Bydd cymharu data crai y ddau ddull yn ein galluogi i benderfynu pa mor wahanol yw'r signalau nerfol mewn llygod â chanser. Yn seiliedig ar ddata o'r fath, gallai signal cywiro yn ei dro gael ei raglennu'n ddyfais bioelectronig ar gyfer trin canser.

Ond mae ganddyn nhw anfanteision. Dim ond un gell y gallant ei dewis ar y tro, felly nid ydynt yn casglu digon o ddata i weld y darlun mawr. Wrth iddo siarad Adda E. Cohen, athro cemeg a ffiseg yn Harvard, "mae fel ceisio gweld opera trwy welltyn."

Cohen, arbenigwr mewn maes tyfu o'r enw optogeneteg, yn credu y gall oresgyn cyfyngiadau clytiau allanol. Mae ei ymchwil yn ceisio defnyddio optogeneteg i ddehongli iaith niwral afiechyd. Y broblem yw nad yw gweithgaredd niwral yn dod o leisiau niwronau unigol, ond o gerddorfa gyfan ohonynt yn gweithredu mewn perthynas â'i gilydd. Nid yw gwylio fesul un yn rhoi golwg gyfannol i chi.

Dechreuodd Optogenetics yn y 90au pan oedd gwyddonwyr yn gwybod bod proteinau o'r enw opsins mewn bacteria ac algâu yn cynhyrchu trydan pan fyddant yn agored i olau. Mae Optogenetics yn defnyddio'r mecanwaith hwn.

Mae'r genynnau opsin yn cael eu mewnosod yn DNA firws diniwed, sydd wedyn yn cael ei chwistrellu i ymennydd neu nerf ymylol y gwrthrych. Trwy newid dilyniant genetig y firws, mae'r ymchwilwyr yn targedu niwronau penodol, megis y rhai sy'n gyfrifol am deimlo'n oer neu boen, neu rannau o'r ymennydd y gwyddys eu bod yn gyfrifol am rai gweithredoedd neu ymddygiadau.

Yna, caiff ffibr optegol ei fewnosod trwy'r croen neu'r benglog, sy'n trosglwyddo golau o'i flaen i'r man lle mae'r firws. Mae'r golau o'r ffibr optegol yn actifadu'r opsin, sydd yn ei dro yn dargludo gwefr drydanol sy'n achosi i'r niwron "oleuo" (4). Felly, gall gwyddonwyr reoli adweithiau corff llygod, gan achosi cwsg ac ymddygiad ymosodol ar orchymyn.

4. Neuron a reolir gan olau

Ond cyn defnyddio opsinau ac optogeneteg i actifadu niwronau sy'n gysylltiedig â rhai afiechydon, mae angen i wyddonwyr benderfynu nid yn unig pa niwronau sy'n gyfrifol am y clefyd, ond hefyd sut mae'r afiechyd yn rhyngweithio â'r system nerfol.

Fel cyfrifiaduron, mae niwronau'n siarad iaith ddeuaidd, gyda geiriadur yn seiliedig ar a yw eu signal ymlaen neu i ffwrdd. Mae trefn, cyfnodau amser a dwyster y newidiadau hyn yn pennu sut mae gwybodaeth yn cael ei throsglwyddo. Fodd bynnag, os gellir ystyried bod clefyd yn siarad ei iaith ei hun, mae angen dehonglydd.

Teimlai Cohen a'i gydweithwyr y gallai optogeneteg ymdrin ag ef. Felly datblygon nhw'r broses yn y cefn - yn lle defnyddio golau i actifadu niwronau, maen nhw'n defnyddio golau i gofnodi eu gweithgaredd.

Gallai opsins fod yn ffordd o drin pob math o afiechydon, ond mae'n debyg y bydd angen i wyddonwyr ddatblygu dyfeisiau bioelectronig nad ydyn nhw'n eu defnyddio. Bydd y defnydd o firysau a addaswyd yn enetig yn dod yn annerbyniol i'r awdurdodau a'r gymdeithas. Yn ogystal, mae'r dull opsin yn seiliedig ar therapi genynnau, nad yw eto wedi cyflawni llwyddiant argyhoeddiadol mewn treialon clinigol, yn ddrud iawn ac mae'n ymddangos ei fod yn cario risgiau iechyd difrifol.

Mae Cohen yn sôn am ddau ddewis arall. Mae un ohonynt yn gysylltiedig â moleciwlau sy'n ymddwyn fel opsins. Mae'r ail yn defnyddio RNA i gael ei drawsnewid yn brotein tebyg i opsin oherwydd nad yw'n newid DNA, felly nid oes unrhyw risgiau therapi genynnau. Eto y brif broblem darparu golau yn yr ardal. Mae yna gynlluniau ar gyfer mewnblaniadau ymennydd gyda laser adeiledig, ond mae Cohen, er enghraifft, yn ystyried ei bod yn fwy priodol defnyddio ffynonellau golau allanol.

Yn y tymor hir, mae bioelectroneg (5) yn addo ateb cynhwysfawr i'r holl broblemau iechyd y mae dynoliaeth yn eu hwynebu. Mae hwn yn faes arbrofol iawn ar hyn o bryd.

Fodd bynnag, yn ddiamau, mae'n ddiddorol iawn.