Disparos certeros en caso de enfermedad

Estamos buscando una cura y una vacuna efectivas para el coronavirus y su infección. Por el momento, no disponemos de fármacos con eficacia probada. Sin embargo, existe otra forma de combatir las enfermedades, más relacionada con el mundo de la tecnología que con la biología y la medicina...

En 1998, es decir en un momento en que un explorador americano, kevin tracy (1), realizó sus experimentos en ratas, no se observó ninguna conexión entre el nervio vago y el sistema inmunitario del cuerpo. Tal combinación se consideraba casi imposible.

Pero Tracy estaba segura de la existencia. Conectó un estimulador de impulsos eléctricos de mano al nervio del animal y lo trató con "disparos" repetidos. Luego le dio a la rata TNF (factor de necrosis tumoral), una proteína asociada con la inflamación tanto en animales como en humanos. Se suponía que el animal se inflamaría de forma aguda en una hora, pero al examinarlo se encontró que el TNF estaba bloqueado en un 75 %.

Resultó que el sistema nervioso actuó como una terminal de computadora con la que puede prevenir la infección antes de que comience o detener su desarrollo.

Los impulsos eléctricos correctamente programados que afectan el sistema nervioso pueden reemplazar los efectos de medicamentos costosos que no son indiferentes para la salud del paciente.

Control remoto del cuerpo

Este descubrimiento abrió una nueva sucursal llamada bioelectrónica, que busca cada vez más soluciones técnicas en miniatura para estimular el cuerpo con el fin de evocar respuestas cuidadosamente planificadas. La técnica aún está en pañales. Además, existen serias preocupaciones sobre la seguridad de los circuitos electrónicos. Sin embargo, en comparación con los productos farmacéuticos, tiene enormes ventajas.

En mayo de 2014, Tracy le dijo al New York Times que Las tecnologías bioelectrónicas pueden reemplazar con éxito a la industria farmacéutica y lo repitió a menudo en los últimos años.

La empresa que fundó, SetPoint Medical (2), aplicó por primera vez la nueva terapia a un grupo de doce voluntarios de Bosnia y Herzegovina hace dos años. Se les han implantado en el cuello diminutos estimuladores del nervio vago que emiten señales eléctricas. En ocho personas, la prueba fue exitosa: el dolor agudo disminuyó, el nivel de proteínas proinflamatorias volvió a la normalidad y, lo que es más importante, el nuevo método no causó efectos secundarios graves. Reducía el nivel de TNF en un 80% aproximadamente, sin eliminarlo por completo, como ocurre con la farmacoterapia.

2. Chip bioelectrónico SetPoint Medical

Después de años de investigación de laboratorio, en 2011, SetPoint Medical, en la que invirtió la compañía farmacéutica GlaxoSmithKline, comenzó ensayos clínicos de implantes que estimulan los nervios para combatir enfermedades. Dos tercios de los pacientes del estudio que tenían implantes de más de 19 cm en el cuello conectados al nervio vago experimentaron mejoría, reducción del dolor y la hinchazón. Los científicos dicen que esto es solo el comienzo, y tienen planes para tratarlos mediante estimulación eléctrica de otras enfermedades como el asma, la diabetes, la epilepsia, la infertilidad, la obesidad e incluso el cáncer. Por supuesto, también contagios como el COVID-XNUMX.

Como concepto, la bioelectrónica es simple. En resumen, transmite señales al sistema nervioso que le indican al cuerpo que se recupere.

Sin embargo, como siempre, el problema está en los detalles, como la correcta interpretación y traducción del lenguaje eléctrico del sistema nervioso. La seguridad es otro tema. Después de todo, estamos hablando de dispositivos electrónicos conectados de forma inalámbrica a una red (3), lo que significa -.

mientras habla Anand Ragunatán, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Purdue, la bioelectrónica "me da el control remoto del cuerpo de alguien". Esta es también una prueba seria. miniaturización, incluyendo métodos para conectarse eficientemente a redes de neuronas que permitirían obtener cantidades apropiadas de datos.

Implantes Source 3Brain que se comunican de forma inalámbrica

La bioelectrónica no debe confundirse con biocibernética (es decir, la cibernética biológica), ni con la biónica (que surgió de la biocibernética). Estas son disciplinas científicas separadas. Su denominador común es la referencia al conocimiento biológico y técnico.

Controversia sobre los buenos virus ópticamente activados

Hoy, los científicos están creando implantes que pueden comunicarse directamente con el sistema nervioso en un intento de combatir varios problemas de salud, desde el cáncer hasta el resfriado común.

Si los investigadores tuvieran éxito y la bioelectrónica se generalizara, millones de personas algún día podrían caminar con computadoras conectadas a sus sistemas nerviosos.

En el reino de los sueños, pero no del todo irreales, existen, por ejemplo, sistemas de alerta temprana que, utilizando señales eléctricas, detectan instantáneamente la "visita" de un coronavirus de este tipo en el cuerpo y apuntan armas (farmacológicas o incluso nanoelectrónicas). . agresor hasta que ataca todo el sistema.

Los investigadores están luchando por encontrar un método que entienda las señales de cientos de miles de neuronas al mismo tiempo. Registro y análisis precisos esenciales para la bioelectrónicapara que los científicos puedan identificar inconsistencias entre las señales neuronales básicas en personas sanas y las señales producidas por una persona con una enfermedad particular.

El enfoque tradicional para registrar señales neuronales es usar sondas diminutas con electrodos en su interior, llamadas. Un investigador del cáncer de próstata, por ejemplo, puede colocar abrazaderas en un nervio asociado con la próstata en un ratón sano y registrar la actividad. Lo mismo podría hacerse con una criatura cuya próstata haya sido modificada genéticamente para producir tumores malignos. La comparación de los datos sin procesar de ambos métodos nos permitirá determinar qué tan diferentes son las señales nerviosas en ratones con cáncer. Con base en tales datos, una señal correctiva podría a su vez programarse en un dispositivo bioelectrónico para el tratamiento del cáncer.

Pero tienen desventajas. Solo pueden seleccionar una celda a la vez, por lo que no recopilan suficientes datos para ver el panorama general. mientras habla Adán E. Cohen, profesor de química y física en Harvard, "es como intentar ver la ópera a través de una pajita".

Cohen, un experto en un campo en crecimiento llamado optogenética, cree que puede superar las limitaciones de los parches externos. Su investigación intenta utilizar la optogenética para descifrar el lenguaje neuronal de la enfermedad. El problema es que la actividad neuronal no proviene de las voces de las neuronas individuales, sino de toda una orquesta de ellas que actúan en relación unas con otras. Ver uno por uno no le da una visión holística.

La optogenética comenzó en los años 90 cuando los científicos supieron que las proteínas llamadas opsinas en bacterias y algas generan electricidad cuando se exponen a la luz. La optogenética utiliza este mecanismo.

Los genes de opsina se insertan en el ADN de un virus inofensivo, que luego se inyecta en el cerebro o nervio periférico del sujeto. Al cambiar la secuencia genética del virus, los investigadores se dirigen a neuronas específicas, como las responsables de sentir frío o dolor, o áreas del cerebro que se sabe que son responsables de ciertas acciones o comportamientos.

Luego, se inserta una fibra óptica a través de la piel o cráneo, la cual transmite luz desde su punta hasta el lugar donde se encuentra el virus. La luz de la fibra óptica activa la opsina, que a su vez conduce una carga eléctrica que hace que la neurona se "ilumine" (4). Por lo tanto, los científicos pueden controlar las reacciones del cuerpo de los ratones, provocando el sueño y la agresión a la orden.

4. Neurona controlada por la luz

Pero antes de usar opsinas y optogenética para activar las neuronas involucradas en ciertas enfermedades, los científicos deben determinar no solo qué neuronas son responsables de la enfermedad, sino también cómo interactúa la enfermedad con el sistema nervioso.

Como las computadoras, las neuronas hablan lenguaje binario, con un diccionario basado en si su señal está encendida o apagada. El orden, los intervalos de tiempo y la intensidad de estos cambios determinan la forma en que se transmite la información. Sin embargo, si se puede considerar que una enfermedad habla su propio idioma, se necesita un intérprete.

Cohen y sus colegas sintieron que la optogenética podría manejarlo. Entonces desarrollaron el proceso a la inversa: en lugar de usar la luz para activar las neuronas, usan la luz para registrar su actividad.

Las opsinas podrían ser una forma de tratar todo tipo de enfermedades, pero es probable que los científicos necesiten desarrollar dispositivos bioelectrónicos que no las utilicen. El uso de virus genéticamente modificados se volverá inaceptable para las autoridades y la sociedad. Además, el método de la opsina se basa en la terapia génica, que aún no ha logrado un éxito convincente en los ensayos clínicos, es muy costoso y parece conllevar graves riesgos para la salud.

Cohen menciona dos alternativas. Uno de ellos está asociado con moléculas que se comportan como opsinas. El segundo usa ARN para convertirse en una proteína similar a la opsina porque no cambia el ADN, por lo que no hay riesgos de terapia génica. Sin embargo, el principal problema iluminar la zona. Hay diseños de implantes cerebrales con láser incorporado, pero Cohen, por ejemplo, considera más adecuado utilizar fuentes de luz externas.

A largo plazo, la bioelectrónica (5) promete una solución integral a todos los problemas de salud que enfrenta la humanidad. Esta es un área muy experimental en este momento.

Sin embargo, es sin duda muy interesante.