疾病中的精準射擊

我們正在尋找針對冠狀病毒及其感染的有效治療方法和疫苗。 目前，我們還沒有證明有效的藥物。 然而，還有另一種對抗疾病的方法，它與技術世界的關係比生物學和醫學更...

1998 年，即在一個美國探險家， 凱文·特雷西 (1)，他在大鼠身上進行了實驗，沒有發現迷走神經與體內免疫系統之間存在聯繫。 這種組合被認為幾乎是不可能的。

但特蕾西確信存在。 他將一個手持電脈衝刺激器連接到動物的神經上，並對其進行反复“射擊”。 然後，他給予大鼠 TNF（腫瘤壞死因子），這是一種與動物和人類炎症相關的蛋白質。 這只動物應該在一小時內變得劇烈發炎，但在檢查時發現 TNF 被阻斷了 75%。

事實證明，神經系統就像一個計算機終端，你可以在它開始之前預防感染，或者阻止它的發展。

影響神經系統的正確編程的電脈衝可以取代昂貴藥物的影響，這些藥物對患者的健康並不無動於衷。

車身遙控器

這個發現打開了一個新的分支，叫做 生物電子學，它正在尋找越來越多的微型技術解決方案來刺激身體，以喚起精心策劃的反應。 該技術仍處於起步階段。 此外，電子電路的安全性也存在嚴重問題。 但是，與藥物相比，它具有巨大的優勢。

2014 年 XNUMX 月，特蕾西告訴《紐約時報》， 生物電子技術可以成功取代製藥業 並且近年來經常重複。

他創立的公司 SetPoint Medical (2) 兩年前首次將這種新療法應用於來自波斯尼亞和黑塞哥維那的 80 名志願者。 發射電信號的微型迷走神經刺激器已被植入他們的頸部。 在 XNUMX 人中，測試成功——急性疼痛消退，促炎蛋白水平恢復正常，最重要的是，新方法沒有引起嚴重的副作用。 它使 TNF 的水平降低了約 XNUMX%，但沒有完全消除它，就像藥物療法一樣。

2. 生物電子芯片 SetPoint Medical

經過多年的實驗室研究，2011 年，由製藥公司葛蘭素史克投資的 SetPoint Medical 開始了神經刺激植入物對抗疾病的臨床試驗。 研究中三分之二的患者在頸部植入長度超過 19 厘米並與迷走神經相連的患者經歷了改善，減輕了疼痛和腫脹。 科學家們說這只是一個開始，他們計劃通過電刺激其他疾病來治療它們，例如哮喘、糖尿病、癲癇、不孕症、肥胖症甚至癌症。 當然，也包括 COVID-XNUMX 等感染。

作為一個概念，生物電子學很簡單。 簡而言之，它向神經系統傳遞信號，告訴身體恢復。

但是，一如既往，問題在於細節，例如正確的解釋和 神經系統電語言的翻譯。 安全是另一個問題。 畢竟，我們談論的是無線連接到網絡的電子設備 (3)，這意味著 -。

正如他所說 阿南德·拉古納坦普渡大學電氣與計算機工程教授，生物電子學“讓我可以遠程控制某人的身體”。 這也是一個嚴峻的考驗。 小型化，包括有效連接神經元網絡的方法，這些方法將允許獲得適當數量的數據。

Source 3 無線通信的大腦植入物

生物電子學不應與 生物控制論 （即生物控制論），也不是仿生學（源於生物控制論）。 這些是獨立的科學學科。 它們的共同點是對生物學和技術知識的引用。

關於良好的光激活病毒的爭議

今天，科學家們正在製造可以直接與神經系統交流的植入物，以對抗從癌症到普通感冒等各種健康問題。

如果研究人員取得成功並且生物電子學變得廣泛普及，那麼有朝一日，數百萬人可以帶著連接到他們神經系統的計算機走路。

在夢想的領域，但並非完全不切實際，例如，有預警系統，使用電信號，立即檢測到這種冠狀病毒在體內的“訪問”，並將武器（藥物甚至納米電子）直接對準它. 攻擊者，直到它攻擊整個系統。

研究人員正在努力尋找一種能夠同時理解來自數十萬個神經元的信號的方法。 生物電子學必不可少的準確配準和分析以便科學家能夠識別健康人的基本神經信號與特定疾病患者產生的信號之間的不一致。

記錄神經信號的傳統方法是使用內部帶有電極的微型探針，稱為。 例如，前列腺癌研究人員可以將夾子連接到與健康小鼠的前列腺相關的神經上並記錄活動。 對前列腺經過基因改造以產生惡性腫瘤的生物也可以這樣做。 比較兩種方法的原始數據將使我們能夠確定患有癌症的小鼠的神經信號有多麼不同。 基於這些數據，校正信號可以反過來被編程到用於治療癌症的生物電子設備中。

但它們也有缺點。 他們一次只能選擇一個單元格，因此他們沒有收集到足夠的數據來查看全局。 正如他所說 亞當·E·科恩哈佛大學化學和物理教授，“這就像試圖通過一根稻草看歌劇。”

科恩，一個成長領域的專家，稱為 光遺傳學，相信它可以克服外部補丁的限制。 他的研究試圖利用光遺傳學來破譯疾病的神經語言。 問題是神經活動不是來自單個神經元的聲音，而是來自它們相互關聯的整個管弦樂隊。 一個一個地查看並不能給你一個整體的視圖。

光遺傳學始於 90 年代，當時科學家們知道細菌和藻類中稱為視蛋白的蛋白質在光照下會產生電能。 光遺傳學使用這種機制。

視蛋白基因被插入到無害病毒的 DNA 中，然後將其註入受試者的大腦或周圍神經。 通過改變病毒的基因序列，研究人員針對特定的神經元，例如那些負責感覺寒冷或疼痛的神經元，或已知負責某些動作或行為的大腦區域。

然後，將一根光纖插入皮膚或顱骨，將光從其尖端傳輸到病毒所在的地方。 來自光纖的光激活視蛋白，視蛋白又傳導電荷，導致神經元“發光”（4）。 因此，科學家可以控制老鼠身體的反應，根據命令引起睡眠和攻擊性。

4. 受光控制的神經元

但在使用視蛋白和光遺傳學激活與某些疾病相關的神經元之前，科學家們不僅需要確定哪些神經元導致了這種疾病，而且還需要確定疾病與神經系統的相互作用。

像計算機一樣，神經元會說話 二進制語言，根據他們的信號是打開還是關閉的字典。 這些變化的順序、時間間隔和強度決定了信息的傳輸方式。 但是，如果可以認為一種疾病會說自己的語言，則需要翻譯。

科恩和他的同事認為光遺傳學可以處理它。 所以他們反過來開發了這個過程——他們不是用光來激活神經元，而是用光來記錄它們的活動。

視蛋白可能是治療各種疾病的一種方法，但科學家可能需要開發不使用它們的生物電子設備。 當局和社會將無法接受轉基因病毒的使用。 此外，視蛋白方法基於基因療法，尚未在臨床試驗中取得令人信服的成功，而且成本非常高，而且似乎存在嚴重的健康風險。

科恩提到了兩種選擇。 其中之一與行為類似視蛋白的分子有關。 第二種使用 RNA 將其轉化為視蛋白樣蛋白質，因為它不會改變 DNA，因此不存在基因治療風險。 然而主要問題 在該地區提供照明. 有一些內置激光的大腦植入物設計，但例如，科恩認為使用外部光源更合適。

從長遠來看，生物電子學 (5) 有望全面解決人類面臨的所有健康問題。 目前，這是一個非常實驗性的領域。

然而，不可否認，它非常有趣。