لقطات جيدة في المرض
نبحث عن علاج ولقاح فعالين لفيروس الكورونا وعدواه. في الوقت الحالي ، ليس لدينا عقاقير أثبتت فعاليتها. ومع ذلك ، هناك طريقة أخرى لمكافحة الأمراض ، أكثر ارتباطًا بعالم التكنولوجيا من علم الأحياء والطب ...
في عام 1998 ، أي في الوقت الذي كان فيه مستكشف أمريكي كيفن تريسي (1) ، أجرى تجاربه على الفئران ، ولم يُلاحظ أي ارتباط بين العصب المبهم والجهاز المناعي في الجسم. كان هذا المزيج يعتبر شبه مستحيل.
لكن تريسي كانت متأكدة من الوجود. قام بتوصيل محفز النبضات الكهربائية باليد بعصب الحيوان وعالجها بـ "الطلقات" المتكررة. ثم أعطى الفئران TNF (عامل نخر الورم) ، وهو بروتين مرتبط بالالتهابات في كل من الحيوانات والبشر. كان من المفترض أن يصاب الحيوان بالتهاب حاد في غضون ساعة ، ولكن عند الفحص وجد أن عامل نخر الورم محجوب بنسبة 75٪.
اتضح أن الجهاز العصبي كان بمثابة جهاز كمبيوتر ، حيث يمكنك إما منع العدوى قبل أن تبدأ ، أو إيقاف تطورها.
يمكن للنبضات الكهربائية المبرمجة بشكل صحيح والتي تؤثر على الجهاز العصبي أن تحل محل تأثيرات الأدوية باهظة الثمن التي لا تبالي بصحة المريض.
جهاز التحكم عن بعد للجسم
فتح هذا الاكتشاف فرعًا جديدًا يسمى الإلكترونيات الحيوية، التي تبحث عن المزيد والمزيد من الحلول التقنية المصغرة لتحفيز الجسم من أجل استحضار استجابات مخططة بعناية. هذه التقنية لا تزال في مهدها. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مخاوف جدية بشأن سلامة الدوائر الإلكترونية. ومع ذلك ، بالمقارنة مع المستحضرات الصيدلانية ، لها مزايا ضخمة.
في مايو 2014 ، قال تريسي لصحيفة نيويورك تايمز ذلك يمكن أن تحل التقنيات الإلكترونية الحيوية محل صناعة الأدوية بنجاح وكررها كثيرًا في السنوات الأخيرة.
قامت الشركة التي أسسها ، SetPoint Medical (2) ، بتطبيق العلاج الجديد لأول مرة على مجموعة من اثني عشر متطوعًا من البوسنة والهرسك قبل عامين. تم زرع محفزات العصب المبهم الصغيرة التي تصدر إشارات كهربائية في أعناقهم. كان الاختبار ناجحًا في ثمانية أشخاص - هدأ الألم الحاد ، وعاد مستوى البروتينات المؤيدة للالتهابات إلى طبيعته ، والأهم من ذلك أن الطريقة الجديدة لم تسبب آثارًا جانبية خطيرة. خفض مستوى عامل نخر الورم بحوالي 80٪ دون القضاء عليه تمامًا كما هو الحال مع العلاج الدوائي.
2. رقاقة إلكترونية حيوية SetPoint Medical
بعد سنوات من البحث المخبري ، في عام 2011 ، بدأت شركة SetPoint Medical ، التي استثمرت فيها شركة الأدوية GlaxoSmithKline ، تجارب إكلينيكية على عمليات زرع محفزة للأعصاب لمكافحة الأمراض. شهد ثلثا المرضى في الدراسة الذين لديهم غرسات أطول من 19 سم في الرقبة المتصلة بالعصب المبهم تحسنًا وتراجع الألم والتورم. يقول العلماء إن هذه مجرد البداية ولديهم خطط لعلاجها عن طريق التحفيز الكهربائي لأمراض أخرى مثل الربو والسكري والصرع والعقم والسمنة وحتى السرطان. بالطبع ، العدوى أيضًا مثل COVID-XNUMX.
كمفهوم ، الإلكترونيات الحيوية بسيطة. باختصار ، ينقل إشارات إلى الجهاز العصبي تخبر الجسم بالتعافي.
ومع ذلك ، كما هو الحال دائمًا ، تكمن المشكلة في التفاصيل ، مثل التفسير الصحيح و ترجمة اللغة الكهربائية للجهاز العصبي. الأمن قضية أخرى. بعد كل شيء ، نحن نتحدث عن أجهزة إلكترونية متصلة لاسلكيًا بشبكة (3) ، مما يعني -.
كما يتحدث أناند راغوناتان، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة بوردو ، الإلكترونيات الحيوية "تمنحني التحكم عن بعد في جسم شخص ما." هذا أيضًا اختبار جاد. تصغير، بما في ذلك طرق الاتصال بكفاءة بشبكات الخلايا العصبية التي من شأنها أن تسمح بالحصول على كميات مناسبة من البيانات.
المصدر 3 غرسات الدماغ التي تتواصل لاسلكيًا
لا ينبغي الخلط بين الإلكترونيات الحيوية علم التحكم الحيوي (أي علم التحكم الآلي البيولوجي) ، ولا مع علم التحكم الآلي (الذي نشأ من علم التحكم الآلي الحيوي). هذه تخصصات علمية منفصلة. القاسم المشترك بينهم هو الإشارة إلى المعرفة البيولوجية والتقنية.
الجدل حول الفيروسات الجيدة التي يتم تنشيطها بصريًا
اليوم ، يقوم العلماء بصنع غرسات يمكنها التواصل مباشرة مع الجهاز العصبي في محاولة لمكافحة المشاكل الصحية المختلفة ، من السرطان إلى نزلات البرد.
إذا نجح الباحثون وانتشرت الإلكترونيات الحيوية على نطاق واسع ، يمكن لملايين الأشخاص في يوم من الأيام أن يمشوا باستخدام أجهزة الكمبيوتر المتصلة بأنظمتهم العصبية.
في عالم الأحلام ، ولكن ليس غير واقعي تمامًا ، هناك ، على سبيل المثال ، أنظمة الإنذار المبكر التي ، باستخدام الإشارات الكهربائية ، تكتشف على الفور "زيارة" مثل هذا الفيروس التاجي في الجسم وتوجيه الأسلحة (الدوائية أو حتى الإلكترونية النانوية) فيه . المعتدي حتى يهاجم النظام بأكمله.
يكافح الباحثون لإيجاد طريقة لفهم الإشارات من مئات الآلاف من الخلايا العصبية في نفس الوقت. التسجيل الدقيق والتحليل ضروريان للإلكترونيات الحيويةحتى يتمكن العلماء من تحديد التناقضات بين الإشارات العصبية الأساسية لدى الأشخاص الأصحاء والإشارات التي ينتجها شخص مصاب بمرض معين.
الطريقة التقليدية لتسجيل الإشارات العصبية هي استخدام مجسات صغيرة بداخلها أقطاب كهربائية تسمى. يمكن لباحث سرطان البروستاتا ، على سبيل المثال ، أن يعلق مشابكًا على العصب المرتبط بالبروستاتا في فأر سليم ويسجل النشاط. يمكن فعل الشيء نفسه مع مخلوق تم تعديل بروستاته وراثيا لإنتاج أورام خبيثة. ستسمح لنا مقارنة البيانات الأولية لكلتا الطريقتين بتحديد مدى اختلاف الإشارات العصبية في الفئران المصابة بالسرطان. بناءً على هذه البيانات ، يمكن بدورها برمجة إشارة تصحيحية في جهاز إلكتروني بيولوجي لعلاج السرطان.
لكن لديهم عيوب. يمكنهم فقط تحديد خلية واحدة في كل مرة ، لذلك لا يقومون بجمع بيانات كافية لرؤية الصورة الكبيرة. كما يتحدث آدم إي كوهين، أستاذ الكيمياء والفيزياء في جامعة هارفارد ، "إنها مثل محاولة رؤية الأوبرا من خلال قشة."
كوهين ، وهو خبير في مجال متزايد يسمى علم البصريات الوراثي، يعتقد أنه يمكنه التغلب على قيود التصحيحات الخارجية. يحاول بحثه استخدام علم البصريات الوراثي لفك رموز اللغة العصبية للمرض. تكمن المشكلة في أن النشاط العصبي لا يأتي من أصوات الخلايا العصبية الفردية ، ولكن من أوركسترا كاملة منهم تعمل فيما يتعلق ببعضها البعض. لا يمنحك المشاهدة واحدًا تلو الآخر نظرة شاملة.
بدأت علم البصريات الوراثي في التسعينيات عندما عرف العلماء أن البروتينات التي تسمى الأوبسين في البكتيريا والطحالب تولد الكهرباء عند تعرضها للضوء. يستخدم علم البصريات الوراثي هذه الآلية.
يتم إدخال جينات الأوبسين في الحمض النووي لفيروس غير ضار ، ثم يتم حقنها في دماغ الشخص أو العصب المحيطي. من خلال تغيير التسلسل الجيني للفيروس ، يستهدف الباحثون خلايا عصبية معينة ، مثل تلك المسؤولة عن الشعور بالبرودة أو الألم ، أو مناطق في الدماغ معروفة بأنها مسؤولة عن تصرفات أو سلوكيات معينة.
ثم يتم إدخال ألياف بصرية عبر الجلد أو الجمجمة ، والتي تنقل الضوء من طرفها إلى المكان الذي يوجد فيه الفيروس. ينشط الضوء من الألياف الضوئية opsin ، والتي بدورها توصل شحنة كهربائية تجعل العصبون يضيء (4). وبالتالي ، يمكن للعلماء التحكم في ردود أفعال جسم الفئران ، مما يتسبب في النوم والعدوان عند القيادة.
4. الخلايا العصبية التي يسيطر عليها الضوء
ولكن قبل استخدام opsins و optogenetics لتنشيط الخلايا العصبية المشاركة في أمراض معينة ، لا يحتاج العلماء فقط إلى تحديد الخلايا العصبية المسؤولة عن المرض ، ولكن أيضًا كيفية تفاعل المرض مع الجهاز العصبي.
مثل أجهزة الكمبيوتر ، تتحدث الخلايا العصبية لغة ثنائية، بقاموس يعتمد على ما إذا كانت الإشارة قيد التشغيل أو الإيقاف. يحدد الترتيب والفترات الزمنية وشدة هذه التغييرات الطريقة التي يتم بها إرسال المعلومات. ومع ذلك ، إذا كان من الممكن اعتبار المرض على أنه يتحدث لغته الخاصة ، فيجب توفير مترجم فوري.
شعر كوهين وزملاؤه أن علم البصريات الوراثي يمكنه التعامل معها. لذلك طوروا العملية بشكل عكسي - بدلاً من استخدام الضوء لتنشيط الخلايا العصبية ، يستخدمون الضوء لتسجيل نشاطهم.
يمكن أن تكون Opsins وسيلة لعلاج جميع أنواع الأمراض ، ولكن من المحتمل أن يحتاج العلماء إلى تطوير أجهزة إلكترونية بيولوجية لا تستخدمها. سيصبح استخدام الفيروسات المعدلة وراثيًا غير مقبول للسلطات والمجتمع. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد طريقة opsin على العلاج الجيني ، والذي لم يحقق نجاحًا مقنعًا في التجارب السريرية ، وهو مكلف للغاية ويبدو أنه ينطوي على مخاطر صحية خطيرة.
يذكر كوهين بديلين. يرتبط أحدهم بجزيئات تتصرف مثل الأوبسين. يستخدم الثاني الحمض النووي الريبي ليتم تحويله إلى بروتين شبيه بالأوبسين لأنه لا يغير الحمض النووي ، لذلك لا توجد مخاطر العلاج الجيني. بعد المشكلة الرئيسية توفير الضوء في المنطقة. هناك تصميمات لزراعة الدماغ باستخدام ليزر مدمج ، لكن كوهين ، على سبيل المثال ، يعتبر أنه من الأنسب استخدام مصادر الضوء الخارجية.
على المدى الطويل ، تعد الإلكترونيات الحيوية (5) بحل شامل لجميع المشاكل الصحية التي تواجه البشرية. هذه منطقة تجريبية للغاية في الوقت الحالي.
ومع ذلك ، لا يمكن إنكار أنه مثير للاهتمام للغاية.
