Tembakan sing dituju kanthi apik nalika lara

Kita nggoleki obat lan vaksin sing efektif kanggo coronavirus lan infeksi kasebut. Ing wayahe, kita ora duwe obat-obatan sing wis kabukten khasiat. Nanging, ana cara liya kanggo nglawan penyakit, luwih ana gandhengane karo jagad teknologi tinimbang biologi lan obat ...

Ing taun 1998, i.e. ing wektu nalika panjelajah Amerika, Kevin Tracy (1), nindakake eksperimen ing tikus, ora ana hubungane antarane saraf vagus lan sistem kekebalan awak. Kombinasi kasebut dianggep meh ora mungkin.

Nanging Tracy yakin manawa ana. Dheweke nyambungake stimulator impuls listrik sing dicekel tangan menyang saraf kewan lan ngobati kanthi bola-bali "nembak". Dheweke banjur menehi tikus TNF (tumor necrosis factor), protein sing ana gandhengane karo inflamasi ing kewan lan manungsa. Kewan kasebut mesthine dadi inflamed akut sajrone sejam, nanging ing pemeriksaan ditemokake yen TNF diblokir nganti 75%.

Ternyata sistem saraf minangka terminal komputer, sing bisa nyegah infeksi sadurunge diwiwiti, utawa mungkasi pangembangane.

Impuls listrik sing diprogram kanthi bener sing mengaruhi sistem saraf bisa ngganti efek obat larang sing ora peduli karo kesehatan pasien.

Remot kontrol awak

Penemuan iki mbukak cabang anyar sing diarani bioelektronika, sing nggoleki solusi teknis miniatur sing luwih akeh kanggo ngrangsang awak supaya bisa ngasilake respon sing direncanakake kanthi teliti. Teknik kasebut isih ana ing tahap awal. Kajaba iku, ana masalah serius babagan safety sirkuit elektronik. Nanging, dibandhingake pharmaceuticals, wis kaluwihan ageng.

Ing Mei 2014, Tracy ngandhani New York Times yen teknologi bioelektronik bisa kasil ngganti industri pharmaceutical lan bola-bali asring ing taun anyar.

Perusahaan sing didegake, SetPoint Medical (2), pisanan ngetrapake terapi anyar kasebut menyang klompok rolas sukarelawan saka Bosnia lan Herzegovina rong taun kepungkur. Stimulator saraf vagus cilik sing ngetokake sinyal listrik wis ditanem ing gulu. Ing wolung wong, tes kasebut sukses - nyeri akut suda, tingkat protein pro-inflamasi bali menyang normal, lan sing paling penting, cara anyar ora nyebabake efek samping sing serius. Iki nyuda tingkat TNF kanthi kira-kira 80%, tanpa ngilangi kanthi lengkap, kaya ing farmakoterapi.

2. chip bioelektronik SetPoint Medical

Sawise pirang-pirang taun riset laboratorium, ing 2011 SetPoint Medical, ing ngendi perusahaan farmasi GlaxoSmithKline nandur modal, miwiti uji klinis implan sing stimulasi saraf kanggo nglawan penyakit. Rong pertiga pasien ing panaliten sing duwe implan luwih saka 19 cm ing gulu sing disambungake menyang saraf vagus ngalami perbaikan, nyuda rasa nyeri lan bengkak. Para ilmuwan ujar manawa iki mung wiwitan, lan duwe rencana kanggo nambani penyakit kasebut kanthi stimulasi listrik liyane kayata asma, diabetes, epilepsi, infertilitas, obesitas lan malah kanker. Mesthi, uga infeksi kayata COVID-XNUMX.

Minangka konsep, bioelectronics iku prasaja. Ing cendhak, ngirim sinyal menyang sistem saraf sing ngandhani awak supaya pulih.

Nanging, kaya biasane, masalah kasebut ana ing rincian, kayata interpretasi sing bener lan terjemahan basa listrik saka sistem saraf. Keamanan minangka masalah liyane. Sawise kabeh, kita ngomong babagan piranti elektronik sing disambungake kanthi nirkabel menyang jaringan (3), sing tegese -.

Nalika dheweke ngomong Anand Raghunathan, profesor teknik listrik lan komputer ing Universitas Purdue, bioelectronics "menehi remot kontrol awak wong." Iki uga minangka tes serius. miniaturisasi, kalebu cara kanggo nyambungake kanthi efisien menyang jaringan neuron sing ngidini entuk jumlah data sing cocog.

Sumber 3 Implan otak sing komunikasi kanthi nirkabel

Bioelectronics ngirim ora bingung karo biocybernetics (yaiku, cybernetics biologis), utawa karo bionik (sing muncul saka biocybernetics). Iki minangka disiplin ilmiah sing kapisah. Denominator umum yaiku referensi kanggo kawruh biologi lan teknis.

Kontroversi babagan virus sing diaktifake kanthi optik apik

Saiki, para ilmuwan nggawe implan sing bisa komunikasi langsung karo sistem saraf ing upaya kanggo nglawan macem-macem masalah kesehatan, saka kanker nganti selesma.

Yen peneliti sukses lan bioelektronik dadi nyebar, mayuta-yuta wong bisa mlaku nganggo komputer sing nyambung menyang sistem saraf.

Ing dunyo impen, nanging ora sakabehe ora realistis, ana, contone, sistem peringatan awal sing, nggunakake sinyal listrik, langsung ndeteksi "kunjungan" koronavirus kasebut ing awak lan senjata langsung (farmakologis utawa malah nanoelectronic) ing kana. . aggressor nganti nyerang kabeh sistem.

Peneliti berjuang kanggo nemokake cara sing bakal ngerti sinyal saka atusan ewu neuron ing wektu sing padha. Registrasi lan analisis sing akurat penting kanggo bioelektroniksupaya ilmuwan bisa ngenali inconsistencies antarane sinyal syaraf dhasar ing wong sehat lan sinyal diprodhuksi dening wong karo penyakit tartamtu.

Pendekatan tradisional kanggo ngrekam sinyal saraf yaiku nggunakake probe cilik kanthi elektroda ing njero, diarani. Panaliti kanker prostat, umpamane, bisa nempelake klem menyang saraf sing ana gandhengane karo prostat ing tikus sing sehat lan ngrekam kegiatan kasebut. Sing padha bisa ditindakake karo makhluk sing prostat wis diowahi sacara genetis kanggo ngasilake tumor ganas. Mbandhingake data mentah saka loro cara kasebut bakal ngidini kita nemtokake bedane sinyal saraf ing tikus kanthi kanker. Adhedhasar data kasebut, sinyal korektif bisa uga diprogram dadi piranti bioelektronik kanggo perawatan kanker.

Nanging padha duwe cacat. Dheweke mung bisa milih siji sel sekaligus, mula ora ngumpulake data sing cukup kanggo ndeleng gambar gedhe. Nalika dheweke ngomong Adam E. Cohen, profesor kimia lan fisika ing Harvard, "kaya nyoba ndeleng opera liwat jerami."

Cohen, ahli ing bidang berkembang disebut optogenetik, pracaya bisa ngatasi watesan saka patches external. Panaliten kasebut nyoba nggunakake optogenetik kanggo ngerteni basa neural penyakit. Masalahe yaiku aktivitas saraf ora teka saka swara neuron individu, nanging saka kabeh orkestra sing tumindak ing hubungane. Ndeleng siji-siji ora menehi tampilan holistik.

Optogenetika diwiwiti ing taun 90-an nalika para ilmuwan ngerti yen protein sing diarani opsin ing bakteri lan ganggang ngasilake listrik nalika kena cahya. Optogenetika nggunakake mekanisme iki.

Gen opsin dilebokake ing DNA virus sing ora mbebayani, sing banjur disuntikake menyang otak utawa saraf perifer. Kanthi ngganti urutan genetik virus kasebut, para peneliti target neuron tartamtu, kayata sing tanggung jawab kanggo ngrasakake kadhemen utawa nyeri, utawa wilayah otak sing dikenal tanggung jawab kanggo tumindak utawa prilaku tartamtu.

Banjur, serat optik dilebokake liwat kulit utawa tengkorak, sing ngirimake cahya saka pucuk menyang panggonan virus kasebut. Cahya saka serat optik ngaktifake opsin, sing banjur nindakake muatan listrik sing nyebabake neuron "madhang" (4). Mangkono, para ilmuwan bisa ngontrol reaksi awak tikus, nyebabake turu lan agresi ing komando.

4. Neuron kontrol dening cahya

Nanging sadurunge nggunakake opsins lan optogenetics kanggo ngaktifake neuron sing melu penyakit tartamtu, para ilmuwan kudu nemtokake ora mung neuron sing tanggung jawab kanggo penyakit kasebut, nanging uga carane penyakit kasebut sesambungan karo sistem saraf.

Kaya komputer, neuron ngomong basa binar, kanthi kamus adhedhasar apa sinyal urip utawa mati. Urutan, interval wektu lan intensitas owah-owahan kasebut nemtokake cara informasi ditularake. Nanging, yen penyakit bisa dianggep nganggo basa dhewe, juru basa dibutuhake.

Cohen lan kanca-kancane rumangsa manawa optogenetik bisa ngatasi. Dadi dheweke ngembangake proses kasebut kanthi mbalikke - tinimbang nggunakake cahya kanggo ngaktifake neuron, dheweke nggunakake cahya kanggo ngrekam kegiatane.

Opsin bisa dadi cara kanggo ngobati macem-macem penyakit, nanging para ilmuwan mesthine kudu ngembangake piranti bioelektronik sing ora digunakake. Panggunaan virus sing diowahi sacara genetis bakal dadi ora bisa ditampa dening panguwasa lan masyarakat. Kajaba iku, metode opsin adhedhasar terapi gen, sing durung entuk sukses ing uji klinis, larang banget lan katon nggawa risiko kesehatan sing serius.

Cohen nyebutake rong alternatif. Salah sijine digandhengake karo molekul sing tumindak kaya opsin. Kapindho nggunakake RNA kanggo diowahi dadi protein kaya opsin amarga ora ngowahi DNA, mula ora ana risiko terapi gen. Nanging masalah utama nyedhiyakake cahya ing wilayah kasebut. Ana desain kanggo implan otak kanthi laser sing dibangun, nanging Cohen, umpamane, nganggep luwih cocok kanggo nggunakake sumber cahya eksternal.

Ing jangka panjang, bioelectronics (5) njanjeni solusi lengkap kanggo kabeh masalah kesehatan sing diadhepi manungsa. Iki minangka wilayah eksperimen banget saiki.

Nanging, ora bisa dipungkiri menarik banget.