Những bức ảnh có mục tiêu tốt khi bị ốm
Chúng tôi đang tìm kiếm một phương pháp chữa bệnh và vắc xin hiệu quả cho coronavirus và sự lây nhiễm của nó. Hiện tại, chúng tôi không có thuốc có hiệu quả đã được chứng minh. Tuy nhiên, có một cách khác để chống lại bệnh tật, liên quan nhiều đến thế giới công nghệ hơn là sinh học và y học ...
Vào năm 1998, tức là vào thời điểm khi một nhà thám hiểm người Mỹ, Kevin Tracy (1), tiến hành thí nghiệm của mình trên chuột, không thấy mối liên hệ nào giữa dây thần kinh phế vị và hệ thống miễn dịch trong cơ thể. Một sự kết hợp như vậy đã được coi là gần như không thể.
Nhưng Tracy chắc chắn về sự tồn tại. Ông kết nối một thiết bị kích thích xung điện cầm tay với dây thần kinh của con vật và xử lý nó bằng những "cú" chích điện lặp đi lặp lại. Sau đó, ông cho chuột TNF (yếu tố hoại tử khối u), một loại protein có liên quan đến chứng viêm ở cả động vật và người. Con vật được cho là sẽ bị viêm cấp tính trong vòng một giờ, nhưng khi kiểm tra, người ta thấy rằng TNF đã bị chặn 75%.
Hóa ra hệ thống thần kinh hoạt động như một thiết bị đầu cuối của máy tính, nhờ đó bạn có thể ngăn chặn sự lây nhiễm trước khi nó bắt đầu hoặc ngăn chặn sự phát triển của nó.
Các xung điện được lập trình chính xác tác động vào hệ thần kinh có thể thay thế tác dụng của các loại thuốc đắt tiền không hề thờ ơ với sức khỏe của người bệnh.
Điều khiển từ xa cơ thể
Khám phá này đã mở ra một nhánh mới có tên là điện tử sinh học, công ty đang tìm kiếm ngày càng nhiều các giải pháp kỹ thuật thu nhỏ để kích thích cơ thể nhằm tạo ra các phản ứng được lên kế hoạch cẩn thận. Kỹ thuật này vẫn còn sơ khai. Ngoài ra, có những lo ngại nghiêm trọng về sự an toàn của các mạch điện tử. Tuy nhiên, so với dược phẩm, nó có những lợi thế rất lớn.
Vào tháng 2014 năm XNUMX, Tracy nói với New York Times rằng công nghệ điện tử sinh học có thể thay thế thành công ngành công nghiệp dược phẩm và lặp lại nó thường xuyên trong những năm gần đây.
Công ty do ông thành lập, SetPoint Medical (2), lần đầu tiên áp dụng liệu pháp mới cho một nhóm 80 tình nguyện viên đến từ Bosnia và Herzegovina hai năm trước. Thiết bị kích thích thần kinh phế vị nhỏ bé phát ra tín hiệu điện đã được cấy vào cổ của họ. Ở tám người, thử nghiệm đã thành công - cơn đau cấp tính giảm xuống, mức độ protein tiền viêm trở lại bình thường, và quan trọng nhất, phương pháp mới không gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng. Nó làm giảm mức TNF khoảng XNUMX%, mà không loại bỏ hoàn toàn nó, như trường hợp của liệu pháp dược phẩm.
2. Chip điện tử sinh học SetPoint Medical
Sau nhiều năm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, vào năm 2011, SetPoint Medical, do công ty dược phẩm GlaxoSmithKline đầu tư, đã bắt đầu thử nghiệm lâm sàng các thiết bị cấy ghép kích thích thần kinh để chống lại bệnh tật. Hai phần ba số bệnh nhân trong nghiên cứu được cấy ghép dài hơn 19 cm ở cổ kết nối với dây thần kinh phế vị đã cải thiện, giảm đau và sưng. Các nhà khoa học cho biết đây mới chỉ là bước khởi đầu, và họ đã có kế hoạch điều trị bằng cách kích điện các bệnh khác như hen suyễn, tiểu đường, động kinh, vô sinh, béo phì và thậm chí là ung thư. Tất nhiên, cũng có thể nhiễm trùng như COVID-XNUMX.
Như một khái niệm, điện tử sinh học là đơn giản. Nói tóm lại, nó truyền tín hiệu đến hệ thần kinh để báo cho cơ thể hồi phục.
Tuy nhiên, như mọi khi, vấn đề nằm ở các chi tiết, chẳng hạn như cách giải thích chính xác và bản dịch ngôn ngữ điện của hệ thần kinh. An ninh là một vấn đề khác. Rốt cuộc, chúng ta đang nói về các thiết bị điện tử được kết nối không dây với mạng (3), có nghĩa là -.
Khi anh ấy nói Anand Ragunatan, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học Purdue, điện tử sinh học "cho tôi khả năng điều khiển từ xa cơ thể của một ai đó." Đây cũng là một cuộc kiểm tra nghiêm túc. sự thu nhỏ, bao gồm các phương pháp để kết nối hiệu quả với mạng nơron cho phép thu được lượng dữ liệu thích hợp.
Nguồn 3 Cấy ghép khung giao tiếp không dây
Điện tử sinh học không nên nhầm lẫn với tế bào sinh học (nghĩa là điều khiển học sinh học), cũng như điều khiển sinh học (sinh ra từ điều khiển học sinh học). Đây là những bộ môn khoa học riêng biệt. Mẫu số chung của họ là tham khảo kiến thức sinh học và kỹ thuật.
Tranh cãi về các loại virus được kích hoạt quang học tốt
Ngày nay, các nhà khoa học đang tạo ra thiết bị cấy ghép có thể giao tiếp trực tiếp với hệ thần kinh trong nỗ lực chống lại các vấn đề sức khỏe khác nhau, từ ung thư đến cảm lạnh thông thường.
Nếu các nhà nghiên cứu thành công và điện tử sinh học trở nên phổ biến, một ngày nào đó hàng triệu người có thể đi bộ với máy tính kết nối với hệ thần kinh của họ.
Trong lĩnh vực của những giấc mơ, nhưng không hoàn toàn là viển vông, chẳng hạn, có những hệ thống cảnh báo sớm, sử dụng tín hiệu điện, ngay lập tức phát hiện sự “ghé thăm” của một loại coronavirus như vậy trong cơ thể và chỉ đạo vũ khí (dược lý hoặc thậm chí là điện tử nano) vào nó. . kẻ xâm lược cho đến khi nó tấn công toàn bộ hệ thống.
Các nhà nghiên cứu đang đấu tranh để tìm ra một phương pháp có thể hiểu tín hiệu từ hàng trăm nghìn tế bào thần kinh cùng một lúc. Đăng ký và phân tích chính xác cần thiết cho điện tử sinh họcđể các nhà khoa học có thể xác định sự mâu thuẫn giữa các tín hiệu thần kinh cơ bản ở người khỏe mạnh và tín hiệu do một người mắc bệnh cụ thể tạo ra.
Phương pháp truyền thống để ghi lại các tín hiệu thần kinh là sử dụng các đầu dò cực nhỏ với các điện cực bên trong, được gọi là. Một nhà nghiên cứu ung thư tuyến tiền liệt, chẳng hạn, có thể gắn kẹp vào dây thần kinh liên kết với tuyến tiền liệt ở một con chuột khỏe mạnh và ghi lại hoạt động. Điều tương tự cũng có thể được thực hiện với một sinh vật có tuyến tiền liệt đã bị biến đổi gen để tạo ra các khối u ác tính. So sánh dữ liệu thô của cả hai phương pháp sẽ cho phép chúng tôi xác định các tín hiệu thần kinh ở chuột bị ung thư khác nhau như thế nào. Dựa trên những dữ liệu đó, một tín hiệu hiệu chỉnh có thể được lập trình thành một thiết bị điện tử sinh học để điều trị ung thư.
Nhưng chúng có nhược điểm. Họ chỉ có thể chọn một ô tại một thời điểm, vì vậy họ không thu thập đủ dữ liệu để xem bức tranh lớn. Khi anh ấy nói Adam E. Cohen, giáo sư hóa học và vật lý tại Harvard, "nó giống như cố gắng xem opera qua ống hút."
Cohen, một chuyên gia trong lĩnh vực đang phát triển được gọi là di truyền quang học, tin rằng nó có thể khắc phục những hạn chế của các bản vá lỗi bên ngoài. Nghiên cứu của ông cố gắng sử dụng di truyền quang học để giải mã ngôn ngữ thần kinh của bệnh tật. Vấn đề là hoạt động thần kinh không đến từ tiếng nói của từng tế bào thần kinh, mà từ cả một dàn nhạc hoạt động liên quan đến nhau. Xem từng cái một không cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng thể.
Di truyền quang học bắt đầu vào những năm 90 khi các nhà khoa học biết rằng các protein được gọi là opsin trong vi khuẩn và tảo tạo ra điện khi tiếp xúc với ánh sáng. Di truyền quang học sử dụng cơ chế này.
Các gen opsin được chèn vào DNA của một loại virus vô hại, sau đó được tiêm vào não hoặc dây thần kinh ngoại vi của đối tượng. Bằng cách thay đổi trình tự di truyền của virus, các nhà nghiên cứu nhắm mục tiêu vào các tế bào thần kinh cụ thể, chẳng hạn như các tế bào thần kinh chịu trách nhiệm về cảm giác lạnh hoặc đau, hoặc các khu vực của não được biết là chịu trách nhiệm cho các hành động hoặc hành vi nhất định.
Sau đó, một sợi quang học được đưa qua da hoặc hộp sọ để truyền ánh sáng từ đầu của nó đến nơi có virus. Ánh sáng từ sợi quang sẽ kích hoạt opsin, từ đó dẫn truyền một điện tích làm cho tế bào thần kinh "sáng lên" (4). Nhờ đó, các nhà khoa học có thể kiểm soát các phản ứng của cơ thể chuột, gây ngủ và gây hấn theo lệnh.
4. Neuron điều khiển bằng ánh sáng
Nhưng trước khi sử dụng opsin và quang di truyền học để kích hoạt các tế bào thần kinh liên quan đến một số bệnh nhất định, các nhà khoa học cần xác định không chỉ tế bào thần kinh nào gây ra bệnh mà còn cả cách thức bệnh tương tác với hệ thần kinh.
Giống như máy tính, các tế bào thần kinh nói chuyện ngôn ngữ nhị phân, với từ điển dựa trên tín hiệu của họ đang bật hay tắt. Thứ tự, khoảng thời gian và cường độ của những thay đổi này xác định cách thông tin được truyền đi. Tuy nhiên, nếu một căn bệnh có thể được coi là nói được ngôn ngữ của chính nó, thì cần phải có thông dịch viên.
Cohen và các đồng nghiệp của ông cảm thấy rằng quang di truyền có thể xử lý nó. Vì vậy, họ đã phát triển quá trình ngược lại - thay vì sử dụng ánh sáng để kích hoạt các tế bào thần kinh, họ sử dụng ánh sáng để ghi lại hoạt động của mình.
Opsins có thể là một cách để điều trị tất cả các loại bệnh, nhưng các nhà khoa học có thể sẽ cần phải phát triển các thiết bị điện tử sinh học không sử dụng chúng. Việc sử dụng vi rút biến đổi gen sẽ trở nên không thể chấp nhận được đối với các cơ quan chức năng và xã hội. Ngoài ra, phương pháp opsin dựa trên liệu pháp gen, chưa đạt được thành công chính xác trong các thử nghiệm lâm sàng, rất tốn kém và có vẻ tiềm ẩn những rủi ro sức khỏe nghiêm trọng.
Cohen đề cập đến hai lựa chọn thay thế. Một trong số chúng được liên kết với các phân tử hoạt động giống như opsin. Loại thứ hai sử dụng RNA để chuyển đổi thành một protein giống opsin vì nó không thay đổi DNA, do đó không có rủi ro về liệu pháp gen. Tuy nhiên, vấn đề chính cung cấp ánh sáng trong khu vực. Có những thiết kế cấy ghép não với tia laser tích hợp, nhưng Cohen, chẳng hạn, cho rằng sử dụng nguồn sáng bên ngoài thích hợp hơn.
Về lâu dài, điện tử sinh học (5) hứa hẹn một giải pháp toàn diện cho mọi vấn đề sức khỏe mà nhân loại phải đối mặt. Đây là một khu vực rất thử nghiệm vào lúc này.
Tuy nhiên, không thể phủ nhận nó rất thú vị.
