ホームビデオゲームゲームデバイス iphone アプリやインプラントは錠剤や処方箋の代わりになるでしょうか?

アプリやインプラントは錠剤や処方箋の代わりになるでしょうか?

1月 10, 2024

—

📖

アレックス・レイス著

生物電子医学は、いつか私たち自身の神経系を利用できるようになるかもしれません

医者に行くと、紙の処方箋の代わりに、神経系に取り付けられた小さな装置と、場合によっては携帯電話に新しいアプリが入ってくる日を想像してみてください。薬を何時に服用しなければならないかを心配する必要はもうありません。テクノロジーに任せるだけで済みます。信じられないかもしれませんが、その日はそう遠くないかもしれません。

人間の神経系は体の生体電気インフラストラクチャです。さあ、ハッキングできると想像してみてください。バイオ電子医学の分野へようこそ。これは、薬物を使用して症状を治療するのではなく、インプラントで私たちの体の機能を制御し、微調整できるとしたらどうなるだろうか、という問いを立てる分野です。将来、神経信号を利用して腫瘍と戦うことができたらどうなるでしょうか?

このアイデアは突飛なように聞こえるかもしれませんが、このアイデアに関する研究は、最も一般的な身体反応の 1 つ、つまり私たちのほとんどが一度は経験したことがある反応に根ざしています。

炎症を理解する

ニューヨークのファインスタイン医学研究所に拠点を置き、この分野の先駆者の一人であるケビン・トレーシー博士にとって、すべては炎症を理解したいという願望から始まりました。彼のチームは長年にわたり、関節リウマチや乾癬などの炎症状態に対して体がどのように、そしてなぜ劇的に反応するのか、そしてなぜこれらの病気の治療が非常に難しいのかを研究しました。

例えば、関節リウマチ患者の場合、現在の治療法では一般に、炎症の際に体が過剰に生成する腫瘍壊死因子（略してTNF）と呼ばれるタンパク質の生成を阻止する処方薬が使用されます。しかし、TNF の遮断には多くの問題があり、特に高額な治療費と、生命を脅かす可能性のある副作用が問題です。

「TNF薬の重要性にもかかわらず、患者の最大半数は最適な治療を受けておらず、治癒していません」とトレイシー氏は言う。「彼らは痛みを抱え続けており、他の選択肢が必要です。また、これらの薬は非常に高価であり、重大な副作用があるため、一部の患者はこれらの薬の服用を恐れていることも承知しています。」ほんの数例を挙げると、がんや心血管疾患のリスク増加が含まれます。バイオエレクトロニクス_メディシン_8

トレイシーの希望は、より効果的な薬を開発するための潜在的な新しい標的を見つけることでした。しかし、代わりに、彼らは驚くべき関連性を発見しました。彼らは、炎症の場合、TNF産生は免疫系によって制御され、次に免疫系によって制御されることに気づきました。システム。

15 年間の研究を経て、ついにチームは目標を達成しました。それは彼らが予想していたものではありませんでしたが、迷走神経（私たちの首を通っている）が脳とTNF反応との間に関係があることが判明しました。「私たちは、脳に由来し、体内の TNF 生成を制御する神経回路をマッピングしました」とトレイシーは説明します。「私たちは、これらの回路が迷走神経の中を通っていることを発見しました。迷走神経は、免疫系を脳に接続する体の主要な神経の一つです。」

この段階では、脳をコンピューターに例えると、TNF 生成を制御する間接的な方法として神経系を「ハッキング」するという考えでした。このアプローチに従って、彼らは、首に挿入された小型の埋め込み型デバイスを使用して、低電圧電流で迷走神経を刺激することにより、迷走神経の活動を制御できることを発見しました。迷走神経

「周波数も変えられるし、振幅も変えられる」

「周波数を変更し、振幅を変更し、電圧を変更することができます。これらのパラメーターを変更することで、心拍数に大きな影響を与えることなく、TNF を制御する線維を刺激することができます。患者は、他の部位を制御する他の線維の刺激を経験することなく、TNF をブロックすることができます」とトレイシーは言います。

わずか数か月前に発表されたこの研究は、病気の治療に薬の代わりに小型の埋め込み型デバイスを人体に使用する最初の臨床試験の 1 つとして、画期的な出来事でした。結果は良好で、関節リウマチ患者は治療中に症状が大幅に改善したことがわかりました。

この驚くべき発見は画期的な発見でした。関節リウマチ患者にとって、バイオ電子医学の考え方は、もはや TNF 産生を直接制御する (処方抗 TNF 薬を使用する) ことではなく、TNF 産生を制御する免疫系の部分を制御する神経回路を標的とする (埋め込み型デバイスを使用する) ことです。。「免疫細胞を制御するニューロンの観点から考えると、電子を使用して神経を制御し、免疫細胞を制御し、TNF を制御するデバイスを開発できます」とトレイシーは言います。

幅広い用途

これは信じられないことのように聞こえますが、炎症の治療にしか使用できないのであれば、その用途は限られていると主張する人もいるかもしれません。たとえそれが炎症にしか適用できなかったとしても、この身体反応が、糖尿病や高血圧から動脈硬化、さらには癌に至るまで、一見無関係に見える多くの症状にとっていかに重要であるかが明らかになりつつある。しかし、このアプローチの真の可能性は、私たちの体内の事実上すべてのメカニズムが神経系を通じて制御されているという事実から生まれます。

これを空港の管制塔として考えてください。各パイロットは自分の飛行機を担当するかもしれませんが、最終的には全員が管制塔からの命令を受けなければなりません。テロ攻撃のように聞こえるかもしれないが、管制塔を「ハッキング」すれば、すべての飛行機を制御できるようになる。 (言い換えれば、神経系を制御すれば、実質的にすべての身体機能を制御できるということです。)

科学界にとって今後の大きな課題は、体内の他の標的を制御する神経回路を特定することであり、これをより多くの症状の治療に使用できる可能性がある。「今の競争は、将来のデバイスでターゲットにできるメカニズムを見つけることです」とトレイシーは言います。これらのデバイスのいずれかを使用して、糖尿病患者のインスリンレベルを制御したり、肥満患者の食事摂取量を調整したり、心血管疾患のある患者の高血圧を調整したりすることが一般的な方法となる日が来るでしょう。

将来のデバイス

残念ながら、私たちはまだそこまで到達していません。生理学面でやるべきことがあるなら、テクノロジー面でもやるべきことはたくさんあります。現時点では、インプラントは大きすぎ、バッテリーは長くは持たず、ワイヤーやケーブルがたくさんあるため、最終的には瘢痕組織が形成されてしまいます。また、従来の技術では、情報を高精度に記録したり、神経束内の複数の部位から記録したりすることはできません。

カリフォルニア大学を本拠地とするミシェル・マハルビズ助教授は、これらの問題のいくつかを解決しようとしているチームの1つを率いています。「私たちが関心を持っている問題の 1 つは、神経インプラントが体内で何年も存続できないことです」とマハルビズ氏は言います。研究者によれば、これは「材質、インプラントのサイズ、ワイヤーやテザーの有無に関係している」とのこと。 neural_dust_fingertip

(上: 指先にある「ニューラルダスト」センサー、カリフォルニア大学バークレー校より)

より小さなインプラントは確かに一つの方法ですが、探求すべき他の方法もあります。「この技術は、神経系からの記録だけでなく、臓器からの他の情報を記録して予防的健康を行ったり、腫瘍の状態を追跡したりすることにもなると思います」とマハルビズ氏は言う。「神経活動だけを測定する必要はありません。酸素、pH、温度も測定できます。一般的なアプリケーションで測定できることはたくさんあります。」

「このテクノロジーは本当に成熟しつつあります」

「テクノロジーの観点から見ると、今は素晴らしい時代だと思います」と彼は付け加えた。「このテクノロジーは本当に成熟しており、今後10年以内に、非常に長期間持続する、多くのチャネルを備え、実際に複数の読み取りを可能にするシステムが人間の体内で見られ始めるだろうという本当の希望があります。」

来週になるわけではありませんが、これらすべてが可能になったら、さまざまな症状に対してこれらのインプラントが日常的に使用されることを想像するのは難しくありません。生体電子治療が達成できる範囲を考えると、これはまさに医療の未来となる可能性があります。

—

画像: カリフォルニア大学バークレー校、鈴木隆之、ジャスパー・ナンス