Tirs bien ciblés dans la maladie

Nous recherchons un remède et un vaccin efficaces contre le coronavirus et son infection. À l'heure actuelle, nous ne disposons pas de médicaments dont l'efficacité est prouvée. Cependant, il existe un autre moyen de lutter contre les maladies, plus lié au monde de la technologie que de la biologie et de la médecine...

En 1998, soit à l'époque où un explorateur américain, Kévin Tracy (1), a mené ses expériences sur des rats, aucun lien n'a été observé entre le nerf vague et le système immunitaire dans le corps. Une telle combinaison était considérée comme presque impossible.

Mais Tracy était sûre de son existence. Il a connecté un stimulateur d'impulsion électrique portatif au nerf de l'animal et l'a traité avec des "coups" répétés. Il a ensuite donné au rat du TNF (facteur de nécrose tumorale), une protéine associée à l'inflammation chez les animaux et les humains. L'animal était supposé présenter une inflammation aiguë en une heure, mais à l'examen, il a été constaté que le TNF était bloqué à 75 %.

Il s'est avéré que le système nerveux agissait comme un terminal informatique, avec lequel vous pouvez soit prévenir l'infection avant qu'elle ne commence, soit arrêter son développement.

Des impulsions électriques correctement programmées qui affectent le système nerveux peuvent remplacer les effets de médicaments coûteux qui ne sont pas indifférents à la santé du patient.

Télécommande du corps

Cette découverte a ouvert une nouvelle branche appelée bioélectronique, qui recherche de plus en plus de solutions techniques miniatures pour stimuler le corps afin d'évoquer des réponses soigneusement planifiées. La technique en est encore à ses balbutiements. De plus, il existe de sérieuses préoccupations concernant la sécurité des circuits électroniques. Cependant, par rapport aux produits pharmaceutiques, il présente d'énormes avantages.

En mai 2014, Tracy a déclaré au New York Times que les technologies bioélectroniques peuvent remplacer avec succès l'industrie pharmaceutique et l'a répété souvent ces dernières années.

La société qu'il a fondée, SetPoint Medical (2), a d'abord appliqué la nouvelle thérapie à un groupe de douze volontaires de Bosnie-Herzégovine il y a deux ans. De minuscules stimulateurs du nerf vague qui émettent des signaux électriques ont été implantés dans leur cou. Chez huit personnes, le test a réussi - la douleur aiguë a diminué, le niveau de protéines pro-inflammatoires est revenu à la normale et, plus important encore, la nouvelle méthode n'a pas provoqué d'effets secondaires graves. Il a réduit le niveau de TNF d'environ 80%, sans l'éliminer complètement, comme c'est le cas avec la pharmacothérapie.

2. Puce bioélectronique SetPoint Medical

Après des années de recherche en laboratoire, en 2011, SetPoint Medical, investi par la société pharmaceutique GlaxoSmithKline, a commencé des essais cliniques d'implants de stimulation nerveuse pour lutter contre la maladie. Deux tiers des patients de l'étude qui avaient des implants de plus de 19 cm dans le cou reliés au nerf vague ont connu une amélioration, une réduction de la douleur et de l'enflure. Les scientifiques disent que ce n'est que le début, et ils envisagent de les traiter par stimulation électrique d'autres maladies telles que l'asthme, le diabète, l'épilepsie, l'infertilité, l'obésité et même le cancer. Bien sûr, aussi des infections telles que COVID-XNUMX.

En tant que concept, la bioélectronique est simple. En bref, il transmet des signaux au système nerveux qui disent au corps de récupérer.

Cependant, comme toujours, le problème réside dans les détails, tels que l'interprétation correcte et traduction du langage électrique du système nerveux. La sécurité est un autre problème. Après tout, nous parlons d'appareils électroniques connectés sans fil à un réseau (3), ce qui signifie -.

Comme il parle Anand Ragunatan, professeur de génie électrique et informatique à l'Université Purdue, la bioélectronique "me donne le contrôle à distance du corps de quelqu'un". C'est aussi un test sérieux. miniaturisation, y compris des méthodes pour se connecter efficacement à des réseaux de neurones qui permettraient d'obtenir des quantités appropriées de données.

Implants Source 3Brain qui communiquent sans fil

La bioélectronique ne doit pas être confondue avec biocybernétique (c'est-à-dire la cybernétique biologique), ni avec la bionique (qui est issue de la biocybernétique). Ce sont des disciplines scientifiques distinctes. Leur dénominateur commun est la référence aux savoirs biologiques et techniques.

Controverse sur les bons virus activés optiquement

Aujourd'hui, les scientifiques créent des implants capables de communiquer directement avec le système nerveux pour tenter de lutter contre divers problèmes de santé, du cancer au rhume.

Si les chercheurs réussissaient et que la bioélectronique se généralisait, des millions de personnes pourraient un jour pouvoir marcher avec des ordinateurs connectés à leur système nerveux.

Du domaine du rêve, mais pas tout à fait irréaliste, il existe par exemple des systèmes d'alerte précoce qui, à l'aide de signaux électriques, détectent instantanément la "visite" d'un tel coronavirus dans l'organisme et dirigent des armes (pharmacologiques voire nanoélectroniques) vers celui-ci. . l'agresseur jusqu'à ce qu'il attaque tout le système.

Les chercheurs ont du mal à trouver une méthode capable de comprendre les signaux de centaines de milliers de neurones en même temps. Enregistrement et analyse précis essentiels pour la bioélectroniqueafin que les scientifiques puissent identifier les incohérences entre les signaux neuronaux de base chez les personnes en bonne santé et les signaux produits par une personne atteinte d'une maladie particulière.

L'approche traditionnelle de l'enregistrement des signaux neuronaux consiste à utiliser de minuscules sondes avec des électrodes à l'intérieur, appelées. Un chercheur sur le cancer de la prostate, par exemple, peut attacher des pinces à un nerf associé à la prostate chez une souris en bonne santé et enregistrer l'activité. La même chose pourrait être faite avec une créature dont la prostate avait été génétiquement modifiée pour produire des tumeurs malignes. La comparaison des données brutes des deux méthodes nous permettra de déterminer à quel point les signaux nerveux sont différents chez les souris atteintes de cancer. Sur la base de ces données, un signal correctif pourrait à son tour être programmé dans un dispositif bioélectronique pour le traitement du cancer.

Mais ils ont des inconvénients. Ils ne peuvent sélectionner qu'une seule cellule à la fois, ils ne collectent donc pas suffisamment de données pour avoir une vue d'ensemble. Comme il parle Adam E. Cohen, professeur de chimie et de physique à Harvard, "c'est comme essayer de voir l'opéra à travers une paille."

Cohen, un expert dans un domaine en plein essor appelé optogénétique, pense qu'il peut surmonter les limites des correctifs externes. Ses recherches tentent d'utiliser l'optogénétique pour déchiffrer le langage neuronal de la maladie. Le problème est que l'activité neuronale ne provient pas de la voix de neurones individuels, mais de tout un orchestre d'entre eux agissant les uns par rapport aux autres. Regarder un par un ne vous donne pas une vue globale.

L'optogénétique a commencé dans les années 90 lorsque les scientifiques ont su que les protéines appelées opsines dans les bactéries et les algues génèrent de l'électricité lorsqu'elles sont exposées à la lumière. L'optogénétique utilise ce mécanisme.

Les gènes de l'opsine sont insérés dans l'ADN d'un virus inoffensif, qui est ensuite injecté dans le cerveau ou le nerf périphérique du sujet. En modifiant la séquence génétique du virus, les chercheurs ciblent des neurones spécifiques, tels que ceux responsables de la sensation de froid ou de la douleur, ou des zones du cerveau connues pour être responsables de certaines actions ou comportements.

Ensuite, une fibre optique est insérée à travers la peau ou le crâne, qui transmet la lumière de son extrémité à l'endroit où se trouve le virus. La lumière de la fibre optique active l'opsine, qui à son tour conduit une charge électrique qui fait « s'allumer » le neurone (4). Ainsi, les scientifiques peuvent contrôler les réactions du corps des souris, provoquant le sommeil et l'agressivité sur commande.

4. Neurone contrôlé par la lumière

Mais avant d'utiliser les opsines et l'optogénétique pour activer les neurones impliqués dans certaines maladies, les scientifiques doivent déterminer non seulement quels neurones sont responsables de la maladie, mais aussi comment la maladie interagit avec le système nerveux.

Comme les ordinateurs, les neurones parlent langage binaire, avec un dictionnaire basé sur l'activation ou la désactivation de leur signal. L'ordre, les intervalles de temps et l'intensité de ces changements déterminent la manière dont l'information est transmise. Cependant, si une maladie peut être considérée comme parlant sa propre langue, un interprète est nécessaire.

Cohen et ses collègues ont estimé que l'optogénétique pouvait y faire face. Ils ont donc développé le processus en sens inverse - au lieu d'utiliser la lumière pour activer les neurones, ils utilisent la lumière pour enregistrer leur activité.

Les opsines pourraient être un moyen de traiter toutes sortes de maladies, mais les scientifiques devront probablement développer des dispositifs bioélectroniques qui ne les utilisent pas. L'utilisation de virus génétiquement modifiés deviendra inacceptable pour les autorités et la société. De plus, la méthode de l'opsine est basée sur la thérapie génique, qui n'a pas encore obtenu de succès probant dans les essais cliniques, est très coûteuse et semble comporter de graves risques pour la santé.

Cohen mentionne deux alternatives. L'un d'eux est associé à des molécules qui se comportent comme des opsines. Le second utilise l'ARN pour être converti en une protéine de type opsine car il ne modifie pas l'ADN, il n'y a donc aucun risque de thérapie génique. Pourtant le principal problème fournir de la lumière dans la zone. Il existe des conceptions d'implants cérébraux avec un laser intégré, mais Cohen, par exemple, considère qu'il est plus approprié d'utiliser des sources lumineuses externes.

A terme, la bioélectronique (5) promet une solution globale à tous les problèmes de santé auxquels l'humanité est confrontée. C'est un domaine très expérimental pour le moment.

Cependant, il est indéniablement très intéressant.