การยิงที่มีจุดมุ่งหมายในการเจ็บป่วย

เรากำลังมองหาการรักษาและวัคซีนที่มีประสิทธิภาพสำหรับ coronavirus และการติดเชื้อ ขณะนี้เราไม่มียาที่พิสูจน์ประสิทธิภาพแล้ว อย่างไรก็ตาม มีอีกวิธีหนึ่งในการต่อสู้กับโรคที่เกี่ยวข้องกับโลกแห่งเทคโนโลยีมากกว่าชีววิทยาและการแพทย์ ...

ในปี 1998 กล่าวคือ ในช่วงเวลาที่นักสำรวจชาวอเมริกัน เควิน เทรซี่ (1) ทำการทดลองกับหนู ไม่เห็นความเชื่อมโยงระหว่างเส้นประสาทวากัสกับระบบภูมิคุ้มกันในร่างกาย การรวมกันดังกล่าวถือว่าแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย

แต่เทรซี่มั่นใจว่ามีอยู่จริง เขาเชื่อมต่อเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าแบบใช้มือถือกับเส้นประสาทของสัตว์แล้วรักษาด้วย "การยิง" ซ้ำๆ จากนั้นเขาก็ให้หนู TNF (ปัจจัยเนื้อร้ายของเนื้องอก) ซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบทั้งในสัตว์และมนุษย์ สัตว์ควรจะอักเสบเฉียบพลันภายในหนึ่งชั่วโมง แต่เมื่อตรวจสอบพบว่า TNF ถูกบล็อกโดย 75%

ปรากฎว่าระบบประสาททำหน้าที่เป็นเครื่องปลายทางของคอมพิวเตอร์ ซึ่งคุณสามารถป้องกันการติดเชื้อก่อนที่จะเริ่ม หรือหยุดการพัฒนา

แรงกระตุ้นไฟฟ้าที่ตั้งโปรแกรมไว้อย่างถูกต้องซึ่งส่งผลต่อระบบประสาทสามารถแทนที่ผลกระทบของยาราคาแพงที่ไม่แยแสต่อสุขภาพของผู้ป่วย

รีโมทคอนโทรลของร่างกาย

การค้นพบนี้ได้เปิดสาขาใหม่ชื่อ ไบโออิเล็กทรอนิกส์ซึ่งกำลังมองหาวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคขนาดเล็กมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อกระตุ้นร่างกายเพื่อให้เกิดการตอบสนองที่วางแผนไว้อย่างรอบคอบ เทคนิคนี้ยังอยู่ในวัยเด็ก นอกจากนี้ยังมีความกังวลอย่างมากเกี่ยวกับความปลอดภัยของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับยาแล้ว มีข้อดีอย่างมาก

ในเดือนพฤษภาคม 2014 Tracy บอกกับ New York Times ว่า เทคโนโลยีชีวภาพอิเล็กทรอนิกส์สามารถทดแทนอุตสาหกรรมยาได้สำเร็จ และทำซ้ำบ่อยครั้งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

บริษัทที่เขาก่อตั้งคือ SetPoint Medical (2) ได้ใช้วิธีการรักษาแบบใหม่นี้กับกลุ่มอาสาสมัครสิบสองคนจากบอสเนียและเฮอร์เซโกวีนาเมื่อสองปีก่อน เครื่องกระตุ้นเส้นประสาทเวกัสขนาดเล็กที่ส่งสัญญาณไฟฟ้าถูกฝังไว้ที่คอ การทดสอบประสบความสำเร็จในแปดคน อาการปวดเฉียบพลันลดลง ระดับของโปรตีนที่ทำให้เกิดการอักเสบกลับมาเป็นปกติ และที่สำคัญที่สุด วิธีใหม่นี้ไม่ก่อให้เกิดผลข้างเคียงที่ร้ายแรง มันลดระดับของ TNF ลงประมาณ 80% โดยไม่กำจัดให้หมดไป เช่นเดียวกับการรักษาด้วยยา

2. ชิปอิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพ SetPoint Medical

หลังจากหลายปีของการวิจัยในห้องปฏิบัติการ ในปี 2011 SetPoint Medical ซึ่งบริษัทยา GlaxoSmithKline ได้ลงทุน ได้เริ่มการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับการปลูกถ่ายที่กระตุ้นเส้นประสาทเพื่อต่อสู้กับโรคต่างๆ สองในสามของผู้ป่วยในการศึกษานี้ที่ได้รับการปลูกถ่ายที่คอที่ยาวกว่า 19 ซม. ซึ่งเชื่อมต่อกับเส้นประสาทเวกัสได้รับการปรับปรุง ความเจ็บปวดลดลงและบวม นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่านี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น และพวกเขามีแผนจะรักษาด้วยการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าจากโรคอื่นๆ เช่น โรคหอบหืด เบาหวาน โรคลมบ้าหมู ภาวะมีบุตรยาก โรคอ้วน และแม้แต่มะเร็ง แน่นอนว่ายังมีการติดเชื้อเช่น COVID-XNUMX

ตามแนวคิด ไบโออิเล็กทรอนิกส์นั้นเรียบง่าย สรุปคือส่งสัญญาณไปยังระบบประสาทที่บอกให้ร่างกายฟื้นตัว

แต่เช่นเคย ปัญหาอยู่ที่รายละเอียด เช่น การตีความที่ถูกต้องและ แปลภาษาไฟฟ้าของระบบประสาท. ความปลอดภัยเป็นอีกประเด็นหนึ่ง ท้ายที่สุดเรากำลังพูดถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อแบบไร้สายกับเครือข่าย (3) ซึ่งหมายถึง -

ในขณะที่เขาพูด อานันท์ รากูนาตันศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัย Purdue ไบโออิเล็กทรอนิกส์ "ให้การควบคุมระยะไกลแก่ร่างกายของใครบางคน" นี่เป็นการทดสอบที่จริงจังเช่นกัน การย่อขนาดรวมถึงวิธีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายของเซลล์ประสาทอย่างมีประสิทธิภาพซึ่งจะช่วยให้ได้รับข้อมูลในปริมาณที่เหมาะสม

ที่มา 3 รากฟันเทียมสมองที่สื่อสารแบบไร้สาย

ไบโออิเล็กทรอนิคส์ไม่ควรสับสนกับ ไบโอไซเบอร์เนติกส์ (กล่าวคือ ไซเบอร์เนติกส์ทางชีววิทยา) หรือไบโอนิค (ซึ่งเกิดจากไบโอไซเบอร์เนติกส์) เหล่านี้เป็นสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่แยกจากกัน ตัวหารร่วมของพวกเขาคือการอ้างอิงถึงความรู้ทางชีววิทยาและทางเทคนิค

การโต้เถียงเกี่ยวกับไวรัสที่กระตุ้นการมองเห็นที่ดี

ทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังสร้างวัสดุปลูกถ่ายที่สามารถสื่อสารโดยตรงกับระบบประสาท เพื่อพยายามต่อสู้กับปัญหาสุขภาพต่างๆ ตั้งแต่มะเร็งไปจนถึงโรคไข้หวัด

หากนักวิจัยประสบความสำเร็จและไบโออิเล็คทรอนิคส์แพร่หลาย ผู้คนนับล้านในวันหนึ่งจะสามารถเดินกับคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับระบบประสาทของพวกเขาได้

ในดินแดนแห่งความฝันแต่ไม่สมจริงอย่างสิ้นเชิง เช่น ระบบเตือนภัยล่วงหน้าที่ใช้สัญญาณไฟฟ้าตรวจจับ “การมาเยือน” ของไวรัสโคโรน่าในร่างกายและอาวุธโดยตรง (เภสัชวิทยา หรือแม้แต่นาโนอิเล็กทรอนิกส์) ในทันที . ก้าวร้าวจนโจมตีทั้งระบบ

นักวิจัยกำลังพยายามหาวิธีที่จะเข้าใจสัญญาณจากเซลล์ประสาทหลายแสนเซลล์ในเวลาเดียวกัน การลงทะเบียนและการวิเคราะห์ที่แม่นยำซึ่งจำเป็นสำหรับไบโออิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุความไม่สอดคล้องกันระหว่างสัญญาณประสาทพื้นฐานในคนที่มีสุขภาพดีและสัญญาณที่เกิดจากบุคคลที่เป็นโรค

วิธีการดั้งเดิมในการบันทึกสัญญาณประสาทคือการใช้โพรบขนาดเล็กที่มีอิเล็กโทรดอยู่ภายในเรียกว่า ตัวอย่างเช่น นักวิจัยมะเร็งต่อมลูกหมากสามารถติดที่หนีบกับเส้นประสาทที่เกี่ยวข้องกับต่อมลูกหมากในหนูที่มีสุขภาพดีและบันทึกกิจกรรม สามารถทำได้เช่นเดียวกันกับสิ่งมีชีวิตที่ต่อมลูกหมากได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตเนื้องอกที่ร้ายกาจ การเปรียบเทียบข้อมูลดิบของทั้งสองวิธีจะเป็นตัวกำหนดว่าสัญญาณประสาทในหนูที่เป็นมะเร็งแตกต่างกันอย่างไร จากข้อมูลดังกล่าว สัญญาณแก้ไขอาจถูกตั้งโปรแกรมเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพสำหรับรักษามะเร็ง

แต่พวกเขามีข้อเสีย พวกเขาสามารถเลือกได้ครั้งละหนึ่งเซลล์เท่านั้น ดังนั้นพวกเขาจึงไม่ได้รวบรวมข้อมูลมากพอที่จะมองเห็นภาพรวม ในขณะที่เขาพูด อดัม อี. โคเฮนศาสตราจารย์วิชาเคมีและฟิสิกส์ที่ฮาร์วาร์ด "มันเหมือนกับการพยายามดูโอเปร่าผ่านฟาง"

โคเฮน ผู้เชี่ยวชาญในสาขาที่กำลังเติบโตที่เรียกว่า ออพโตเจเนติกส์เชื่อว่าสามารถเอาชนะข้อจำกัดของแพทช์ภายนอกได้ งานวิจัยของเขาพยายามที่จะใช้ออพโตเจเนติกส์เพื่อถอดรหัสภาษาประสาทของโรค ปัญหาคือกิจกรรมของระบบประสาทไม่ได้มาจากเสียงของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ แต่มาจากวงออเคสตราทั้งหมดที่มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน การดูทีละรายการไม่ได้ให้มุมมองแบบองค์รวม

ออปโตเจเนติกส์เริ่มต้นขึ้นในทศวรรษ 90 เมื่อนักวิทยาศาสตร์รู้ว่าโปรตีนที่เรียกว่าออพซินในแบคทีเรียและสาหร่ายสร้างกระแสไฟฟ้าเมื่อสัมผัสกับแสง ออปโตเจเนติกส์ใช้กลไกนี้

ยีน opsin ถูกแทรกเข้าไปใน DNA ของไวรัสที่ไม่เป็นอันตราย ซึ่งจะถูกฉีดเข้าไปในสมองหรือเส้นประสาทส่วนปลายของผู้ทดลอง โดยการเปลี่ยนลำดับทางพันธุกรรมของไวรัส นักวิจัยกำหนดเป้าหมายเซลล์ประสาทเฉพาะ เช่น เซลล์ประสาทที่รู้สึกหนาวหรือเจ็บปวด หรือส่วนต่างๆ ของสมองที่ทราบว่ารับผิดชอบการกระทำหรือพฤติกรรมบางอย่าง

จากนั้นใยแก้วนำแสงจะถูกแทรกผ่านผิวหนังหรือกะโหลกศีรษะซึ่งส่งแสงจากปลายไปยังตำแหน่งที่ไวรัสตั้งอยู่ แสงจากใยแก้วนำแสงกระตุ้น opsin ซึ่งจะทำให้เกิดประจุไฟฟ้าที่ทำให้เซลล์ประสาท "สว่างขึ้น" (4) ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถควบคุมปฏิกิริยาของร่างกายของหนู ทำให้นอนหลับและก้าวร้าวตามคำสั่งได้

4. เซลล์ประสาทควบคุมด้วยแสง

แต่ก่อนที่จะใช้ opsins และ optogenetics เพื่อกระตุ้นเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับโรคบางชนิด นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องตรวจสอบว่าไม่เพียงแต่เซลล์ประสาทชนิดใดที่รับผิดชอบต่อโรคนี้ แต่ยังรวมถึงวิธีที่โรคมีปฏิสัมพันธ์กับระบบประสาทด้วย

เซลล์ประสาทก็พูดเหมือนคอมพิวเตอร์ ภาษาไบนารีพร้อมพจนานุกรมโดยพิจารณาว่าสัญญาณเปิดหรือปิดอยู่ ลำดับ ช่วงเวลา และความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะกำหนดวิธีการส่งข้อมูล อย่างไรก็ตาม หากสามารถพิจารณาได้ว่าโรคใดใช้ภาษาของตนเองได้ จำเป็นต้องมีล่าม

โคเฮนและเพื่อนร่วมงานของเขารู้สึกว่าออพโตเจเนติกส์สามารถรับมือได้ ดังนั้นพวกเขาจึงพัฒนากระบวนการย้อนกลับ - แทนที่จะใช้แสงเพื่อกระตุ้นเซลล์ประสาท พวกมันใช้แสงเพื่อบันทึกกิจกรรมของพวกเขา

Opsins อาจเป็นวิธีรักษาโรคได้ทุกประเภท แต่นักวิทยาศาสตร์อาจจำเป็นต้องพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพที่ไม่ได้ใช้ การใช้ไวรัสดัดแปลงพันธุกรรมจะไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับหน่วยงานและสังคม นอกจากนี้ วิธี opsin ยังใช้การบำบัดด้วยยีน ซึ่งยังไม่ประสบความสำเร็จอย่างเป็นรูปธรรมในการทดลองทางคลินิก มีราคาแพงมากและดูเหมือนจะมีความเสี่ยงต่อสุขภาพอย่างร้ายแรง

โคเฮนกล่าวถึงทางเลือกสองทาง หนึ่งในนั้นเกี่ยวข้องกับโมเลกุลที่ทำตัวเหมือนออปซิน วิธีที่สองใช้ RNA เพื่อแปลงเป็นโปรตีนที่มีลักษณะคล้าย opsin เพราะไม่เปลี่ยน DNA ดังนั้นจึงไม่มีความเสี่ยงในการบำบัดด้วยยีน แต่ปัญหาหลัก ให้แสงสว่างในพื้นที่. มีการออกแบบการปลูกถ่ายสมองด้วยเลเซอร์ในตัว แต่ยกตัวอย่างเช่น โคเฮน พิจารณาว่าเหมาะสมกว่าที่จะใช้แหล่งกำเนิดแสงภายนอก

ในระยะยาว ไบโออิเล็คทรอนิคส์ (5) ให้คำมั่นสัญญาว่าจะแก้ไขปัญหาสุขภาพทั้งหมดที่มนุษยชาติกำลังเผชิญอยู่ นี่เป็นพื้นที่ทดลองมากในขณะนี้

อย่างไรก็ตาม มันน่าสนใจมากอย่างปฏิเสธไม่ได้