Tiros bem direcionados na doença

Estamos à procura de uma cura e vacina eficaz para o coronavírus e sua infecção. No momento, não temos medicamentos com eficácia comprovada. No entanto, existe outra forma de combater doenças, mais relacionada ao mundo da tecnologia do que a biologia e a medicina...

Em 1998, ou seja. numa época em que um explorador americano, Kevin Tracy (1), realizou seus experimentos em ratos, nenhuma conexão foi observada entre o nervo vago e o sistema imunológico no corpo. Tal combinação foi considerada quase impossível.

Mas Tracy tinha certeza da existência. Ele conectou um estimulador de impulso elétrico portátil ao nervo do animal e o tratou com repetidas "injeções". Ele então deu ao rato TNF (fator de necrose tumoral), uma proteína associada à inflamação em animais e humanos. O animal deveria ficar agudamente inflamado dentro de uma hora, mas no exame verificou-se que o TNF foi bloqueado em 75%.

Descobriu-se que o sistema nervoso agia como um terminal de computador, com o qual você pode impedir a infecção antes que ela comece ou interromper seu desenvolvimento.

Impulsos elétricos corretamente programados que afetam o sistema nervoso podem substituir os efeitos de medicamentos caros que não são indiferentes à saúde do paciente.

Controle remoto do corpo

Esta descoberta abriu um novo ramo chamado bioeletrônica, que busca cada vez mais soluções técnicas em miniatura para estimular o corpo a fim de evocar respostas cuidadosamente planejadas. A técnica ainda está em sua infância. Além disso, existem sérias preocupações sobre a segurança dos circuitos eletrônicos. No entanto, em comparação com os produtos farmacêuticos, tem enormes vantagens.

Em maio de 2014, Tracy disse ao New York Times que tecnologias bioeletrônicas podem substituir com sucesso a indústria farmacêutica e repetiu muitas vezes nos últimos anos.

A empresa que ele fundou, SetPoint Medical (2), aplicou pela primeira vez a nova terapia a um grupo de doze voluntários da Bósnia e Herzegovina há dois anos. Pequenos estimuladores do nervo vago que emitem sinais elétricos foram implantados em seus pescoços. Em oito pessoas, o teste foi bem-sucedido - a dor aguda diminuiu, o nível de proteínas pró-inflamatórias voltou ao normal e, o mais importante, o novo método não causou efeitos colaterais graves. Reduziu o nível de TNF em cerca de 80%, sem eliminá-lo completamente, como é o caso da farmacoterapia.

2. Chip bioeletrônico SetPoint Medical

Após anos de pesquisa em laboratório, em 2011 a SetPoint Medical, na qual a empresa farmacêutica GlaxoSmithKline investiu, iniciou testes clínicos de implantes estimulantes de nervos para combater doenças. Dois terços dos pacientes no estudo que tiveram implantes com mais de 19 cm no pescoço conectados ao nervo vago experimentaram melhora, dor e inchaço reduzidos. Os cientistas dizem que isso é apenas o começo, e eles têm planos de tratá-los por estimulação elétrica de outras doenças como asma, diabetes, epilepsia, infertilidade, obesidade e até câncer. Claro, também infecções como o COVID-XNUMX.

Como conceito, a bioeletrônica é simples. Em suma, transmite sinais ao sistema nervoso que dizem ao corpo para se recuperar.

No entanto, como sempre, o problema está nos detalhes, como a correta interpretação e tradução da linguagem elétrica do sistema nervoso. A segurança é outra questão. Afinal, estamos falando de dispositivos eletrônicos conectados sem fio a uma rede (3), o que significa -.

Como ele fala Anand Raghunathan, professor de engenharia elétrica e de computação na Purdue University, a bioeletrônica "me dá o controle remoto do corpo de alguém". Este também é um teste sério. miniaturização, incluindo métodos para conectar-se eficientemente a redes de neurônios que permitiriam obter quantidades apropriadas de dados.

Implantes Source 3Brain que se comunicam sem fio

A bioeletrônica não deve ser confundida com biocibernética (ou seja, cibernética biológica), nem com a biônica (que surgiu da biocibernética). Estas são disciplinas científicas separadas. Seu denominador comum é a referência ao conhecimento biológico e técnico.

Controvérsia sobre bons vírus ativados opticamente

Hoje, os cientistas estão criando implantes que podem se comunicar diretamente com o sistema nervoso na tentativa de combater vários problemas de saúde, do câncer ao resfriado comum.

Se os pesquisadores fossem bem-sucedidos e a bioeletrônica se espalhasse, milhões de pessoas poderiam um dia andar com computadores conectados ao sistema nervoso.

No reino dos sonhos, mas não totalmente irreal, existem, por exemplo, sistemas de alerta precoce que, usando sinais elétricos, detectam instantaneamente a “visita” de tal coronavírus no corpo e direcionam armas (farmacológicas ou mesmo nanoeletrônicas) para ele . agressor até atacar todo o sistema.

Os pesquisadores estão lutando para encontrar um método que entenda sinais de centenas de milhares de neurônios ao mesmo tempo. Registro e análise precisos essenciais para a bioeletrônicapara que os cientistas possam identificar inconsistências entre os sinais neurais básicos em pessoas saudáveis ​​e os sinais produzidos por uma pessoa com uma determinada doença.

A abordagem tradicional para gravar sinais neurais é usar pequenas sondas com eletrodos dentro, chamados. Um pesquisador de câncer de próstata, por exemplo, pode prender grampos a um nervo associado à próstata em um camundongo saudável e registrar a atividade. O mesmo poderia ser feito com uma criatura cuja próstata havia sido geneticamente modificada para produzir tumores malignos. A comparação dos dados brutos de ambos os métodos determinará quão diferentes são os sinais nervosos em camundongos com câncer. Com base nesses dados, um sinal corretivo poderia, por sua vez, ser programado em um dispositivo bioeletrônico para o tratamento do câncer.

Mas eles têm desvantagens. Eles só podem selecionar uma célula por vez, portanto, não coletam dados suficientes para ver o quadro geral. Como ele fala Adam E. Cohen, professor de química e física em Harvard, "é como tentar ver ópera através de um canudo".

Cohen, especialista em um campo crescente chamado optogenética, acredita que pode superar as limitações dos patches externos. Sua pesquisa tenta usar a optogenética para decifrar a linguagem neural da doença. O problema é que a atividade neural não vem das vozes de neurônios individuais, mas de toda uma orquestra deles agindo em relação uns aos outros. Ver um por um não lhe dá uma visão holística.

A optogenética começou nos anos 90, quando os cientistas sabiam que proteínas chamadas opsinas em bactérias e algas geram eletricidade quando expostas à luz. A optogenética usa esse mecanismo.

Os genes da opsina são inseridos no DNA de um vírus inofensivo, que é então injetado no cérebro ou nervo periférico do sujeito. Ao alterar a sequência genética do vírus, os pesquisadores têm como alvo neurônios específicos, como os responsáveis ​​por sentir frio ou dor, ou áreas do cérebro conhecidas por serem responsáveis ​​por certas ações ou comportamentos.

Em seguida, uma fibra óptica é inserida através da pele ou do crânio, que transmite a luz de sua ponta até o local onde o vírus está localizado. A luz da fibra óptica ativa a opsina, que por sua vez conduz uma carga elétrica que faz com que o neurônio "acende" (4). Assim, os cientistas podem controlar as reações do corpo dos camundongos, causando sono e agressão sob comando.

4. Neurônio controlado pela luz

Mas antes de usar opsinas e optogenética para ativar neurônios envolvidos em certas doenças, os cientistas precisam determinar não apenas quais neurônios são responsáveis ​​pela doença, mas também como a doença interage com o sistema nervoso.

Como os computadores, os neurônios falam linguagem binária, com um dicionário baseado em se o sinal está ligado ou desligado. A ordem, os intervalos de tempo e a intensidade dessas mudanças determinam a forma como a informação é transmitida. No entanto, se uma doença pode ser considerada como falando sua própria língua, é necessário um intérprete.

Cohen e seus colegas sentiram que a optogenética poderia lidar com isso. Então eles desenvolveram o processo ao contrário - em vez de usar a luz para ativar os neurônios, eles usam a luz para registrar sua atividade.

As opsinas podem ser uma maneira de tratar todos os tipos de doenças, mas os cientistas provavelmente precisarão desenvolver dispositivos bioeletrônicos que não os usem. O uso de vírus geneticamente modificados se tornará inaceitável para as autoridades e a sociedade. Além disso, o método da opsina é baseado em terapia genética, que ainda não obteve sucesso convincente em ensaios clínicos, é muito caro e parece trazer sérios riscos à saúde.

Cohen menciona duas alternativas. Um deles está associado a moléculas que se comportam como opsinas. O segundo usa o RNA para ser convertido em uma proteína semelhante à opsina porque não altera o DNA, portanto, não há riscos de terapia genética. Ainda o principal problema fornecendo luz na área. Existem desenhos de implantes cerebrais com laser integrado, mas Cohen, por exemplo, considera mais adequado o uso de fontes externas de luz.

No longo prazo, a bioeletrônica (5) promete uma solução abrangente para todos os problemas de saúde que a humanidade enfrenta. Esta é uma área muito experimental no momento.

No entanto, é inegavelmente muito interessante.