Trets ben apuntats a la malaltia

Estem buscant una cura i una vacuna eficaços per al coronavirus i la seva infecció. De moment, no disposem de fàrmacs amb eficàcia demostrada. Tanmateix, hi ha una altra manera de lluitar contra les malalties, més relacionada amb el món de la tecnologia que no pas amb la biologia i la medicina...

L'any 1998, és a dir. en un moment en què un explorador nord-americà, Kevin Tracy (1), va realitzar els seus experiments amb rates, no es va veure cap connexió entre el nervi vag i el sistema immunitari del cos. Aquesta combinació es considerava gairebé impossible.

Però Tracy estava segura de l'existència. Va connectar un estimulador d'impuls elèctric de mà al nervi de l'animal i el va tractar amb "trets" repetits. A continuació, va donar a la rata TNF (factor de necrosi tumoral), una proteïna associada a la inflamació tant en animals com en humans. Se suposava que l'animal s'inflamava de manera aguda en una hora, però en un examen es va trobar que el TNF estava bloquejat en un 75%.

Va resultar que el sistema nerviós actuava com un terminal informàtic, amb el qual es pot prevenir la infecció abans que comenci o aturar-ne el desenvolupament.

Els impulsos elèctrics programats correctament que afecten el sistema nerviós poden substituir els efectes de fàrmacs costosos que no són indiferents a la salut del pacient.

Comandament a distància del cos

Aquest descobriment va obrir una nova branca anomenada bioelectrònica, que busca cada cop més solucions tècniques en miniatura per estimular el cos per tal d'evocar respostes curosament planificades. La tècnica encara està en els seus inicis. A més, hi ha serioses preocupacions sobre la seguretat dels circuits electrònics. No obstant això, en comparació amb els productes farmacèutics, té grans avantatges.

El maig de 2014, Tracy va dir això al New York Times Les tecnologies bioelectròniques poden substituir amb èxit la indústria farmacèutica i ho ha repetit sovint els darrers anys.

L'empresa que va fundar, SetPoint Medical (2), va aplicar per primera vegada la nova teràpia a un grup de dotze voluntaris de Bòsnia i Hercegovina fa dos anys. S'han implantat al coll petits estimuladors del nervi vag que emeten senyals elèctrics. En vuit persones, la prova va tenir èxit: el dolor agut va disminuir, el nivell de proteïnes proinflamatòries va tornar a la normalitat i, el més important, el nou mètode no va causar efectes secundaris greus. Va reduir el nivell de TNF en un 80%, sense eliminar-lo del tot, com és el cas de la farmacoteràpia.

2. Xip bioelectrònic SetPoint Medical

Després d'anys d'investigació de laboratori, el 2011, SetPoint Medical, en què va invertir la companyia farmacèutica GlaxoSmithKline, va començar assajos clínics d'implants estimulants dels nervis per combatre la malaltia. Dos terços dels pacients de l'estudi que tenien implants de més de 19 cm al coll connectats al nervi vag van experimentar una millora, reducció del dolor i inflor. Els científics diuen que això és només el començament i que tenen plans per tractar-los mitjançant l'estimulació elèctrica d'altres malalties com l'asma, la diabetis, l'epilèpsia, la infertilitat, l'obesitat i fins i tot el càncer. Per descomptat, també infeccions com la COVID-XNUMX.

Com a concepte, la bioelectrònica és senzilla. En resum, transmet senyals al sistema nerviós que diuen al cos que es recuperi.

Tanmateix, com sempre, el problema rau en els detalls, com ara la correcta interpretació i traducció del llenguatge elèctric del sistema nerviós. La seguretat és un altre tema. Al cap i a la fi, estem parlant de dispositius electrònics connectats sense fil a una xarxa (3), el que significa -.

Mentre parla Anand Ragunatan, professor d'enginyeria elèctrica i informàtica a la Universitat de Purdue, la bioelectrònica "em dóna control remot del cos d'algú". Aquesta també és una prova seriosa. miniaturització, incloent mètodes per connectar-se de manera eficient a xarxes de neurones que permetrien obtenir quantitats adequades de dades.

Font 3Implants cerebrals que es comuniquen sense fil

No s'ha de confondre amb la bioelectrònica biocibernètica (és a dir, la cibernètica biològica), ni amb la biònica (que va sorgir de la biocibernètica). Aquestes són disciplines científiques separades. El seu denominador comú és la referència al coneixement biològic i tècnic.

Polèmica sobre els bons virus activats òpticament

Avui, els científics estan creant implants que poden comunicar-se directament amb el sistema nerviós per intentar combatre diversos problemes de salut, des del càncer fins al refredat comú.

Si els investigadors tinguessin èxit i la bioelectrònica es generalitzés, milions de persones algun dia podrien caminar amb ordinadors connectats al seu sistema nerviós.

En l'àmbit dels somnis, però no del tot irreals, hi ha, per exemple, sistemes d'alerta primerenca que, mitjançant senyals elèctrics, detecten a l'instant la "visita" d'aquest coronavirus al cos i dirigeixen armes (farmacològiques o fins i tot nanoelectròniques) cap a ell. . agressor fins que ataca tot el sistema.

Els investigadors estan lluitant per trobar un mètode que entengui els senyals de centenars de milers de neurones al mateix temps. Registre i anàlisi precís essencials per a la bioelectrònicade manera que els científics puguin identificar inconsistències entre els senyals neuronals bàsics en persones sanes i els senyals produïts per una persona amb una malaltia determinada.

L'enfocament tradicional per enregistrar senyals neuronals és utilitzar sondes petites amb elèctrodes a l'interior, anomenades. Un investigador del càncer de pròstata, per exemple, pot connectar pinces a un nervi associat a la pròstata en un ratolí sa i registrar l'activitat. El mateix es podria fer amb una criatura la pròstata de la qual hagués estat modificada genèticament per produir tumors malignes. La comparació de les dades en brut d'ambdós mètodes determinarà com de diferents són els senyals nerviosos en ratolins amb càncer. A partir d'aquestes dades, es podria programar al seu torn un senyal corrector en un dispositiu bioelectrònic per tractar el càncer.

Però tenen desavantatges. Només poden seleccionar una cel·la a la vegada, de manera que no recullen prou dades per veure'n el panorama general. Mentre parla Adam E. Cohen, professor de química i física a Harvard, "és com intentar veure l'òpera a través d'una palla".

Cohen, un expert en un camp en creixement anomenat optogenètica, creu que pot superar les limitacions dels pegats externs. La seva investigació intenta utilitzar l'optogenètica per desxifrar el llenguatge neuronal de la malaltia. El problema és que l'activitat neuronal no prové de les veus de les neurones individuals, sinó de tota una orquestra d'elles que actuen entre elles. Veure un per un no us ofereix una visió holística.

L'optogenètica va començar als anys 90 quan els científics van saber que les proteïnes anomenades opsines en bacteris i algues generen electricitat quan s'exposen a la llum. L'optogenètica utilitza aquest mecanisme.

Els gens de l'opsina s'insereixen a l'ADN d'un virus inofensiu, que després s'injecta al cervell o al nervi perifèric del subjecte. En canviar la seqüència genètica del virus, els investigadors es dirigeixen a neurones específiques, com les responsables de sentir fred o dolor, o zones del cervell que se sap que són responsables de determinades accions o comportaments.

A continuació, s'introdueix una fibra òptica a través de la pell o del crani, que transmet llum des de la seva punta fins al lloc on es troba el virus. La llum de la fibra òptica activa l'opsina, que al seu torn condueix una càrrega elèctrica que fa que la neurona "s'il·lumini" (4). Així, els científics poden controlar les reaccions del cos dels ratolins, provocant el son i l'agressió a comandament.

4. Neurona controlada per la llum

Però abans d'utilitzar les opsines i l'optogenètica per activar les neurones implicades en determinades malalties, els científics han de determinar no només quines neurones són responsables de la malaltia, sinó també com la malaltia interacciona amb el sistema nerviós.

Com els ordinadors, les neurones parlen llenguatge binari, amb un diccionari basat en si el seu senyal està activat o desactivat. L'ordre, els intervals de temps i la intensitat d'aquests canvis determinen la manera com es transmet la informació. Tanmateix, si es pot considerar que una malaltia parla el seu propi idioma, cal un intèrpret.

Cohen i els seus col·legues van considerar que l'optogenètica podria gestionar-ho. Així que van desenvolupar el procés a la inversa: en comptes d'utilitzar la llum per activar les neurones, utilitzen la llum per registrar la seva activitat.

Opsins podria ser una manera de tractar tot tipus de malalties, però probablement els científics hauran de desenvolupar dispositius bioelectrònics que no els utilitzin. L'ús de virus modificats genèticament serà inacceptable per a les autoritats i la societat. A més, el mètode d'opsina es basa en la teràpia gènica, que encara no ha aconseguit un èxit convincent en els assaigs clínics, és molt car i sembla comportar greus riscos per a la salut.

Cohen esmenta dues alternatives. Un d'ells s'associa a molècules que es comporten com les opsines. El segon utilitza l'ARN per convertir-se en una proteïna semblant a l'opsina perquè no canvia l'ADN, de manera que no hi ha riscos de teràpia gènica. No obstant això, el principal problema aportant llum a la zona. Hi ha dissenys d'implants cerebrals amb làser integrat, però Cohen, per exemple, considera més adient utilitzar fonts de llum externes.

A llarg termini, la bioelectrònica (5) promet una solució integral a tots els problemes de salut als quals s'enfronta la humanitat. Aquesta és una zona molt experimental en aquests moments.

Tanmateix, és innegable que és molt interessant.