Medicina bioelectronică de nouă generaţie are potenţialul de a oferi noi căi de tratament individualizat şi adaptat nevoilor pacientului, potrivit autorilor unei noi cercetări publicate în revista Bioelectronic Medicine.
De la utilizarea de către egiptenii antici a peştilor cu capacităţi electrice (ţiparul) pentru tratarea durerilor de cap până la inventarea stimulatoarelor cardiace pentru reglarea ritmului cardiac în anii 1950, domeniul medicinei bioelectronice - care utilizează semnale electrice în locul medicamentelor pentru diagnosticarea şi tratarea bolilor - a avansat şi a început să se impună. Unde se află acum acest domeniu? Şi care sunt cele mai promiţătoare oportunităţi pentru noi terapii şi diagnostice care să schimbe vieţi?
O nouă cercetare condusă de cercetători americani de la Institutul Qualcomm şi departamentul de Anesteziologie al facultatea de medicină din cadrul universităţii UC San Diego, precum şi Centrul de excelenţă pentru stres şi sănătate mintalăal VA, oferă unele răspunsuri.
„Această cercetare este menită să fie o foaie de parcurs pentru viitorul domeniului biomedicinei şi este motivul pentru care există 180 de referinţe. Vrem să ne asigurăm că toată lumea are resursele de care ar putea avea nevoie pentru a înţelege şi citi mai profund, dacă doresc”, a declarat prof. Imanuel Lerman, şeful Laboratorului de la Institutul Qualcomm, într-un comunicat.
Cercetarea a fost publicată marţi în revista Bioelectronic Medicine.
O cercetare plină de promisiuni
Dincolo de stimulatoarele cardiace din ce în ce mai sofisticate, medicina bioelectronică şi-a câştigat deja un loc în medicina modernă.
Dispozitivele implantabile au fost aprobate de autorităţile de reglementare din domeniul Sănătăţii pentru tulburări de mişcare precum boala Parkinson (prin stimularea profundă a creierului); dureri de spate şi disfuncţii motorii legate de leziuni (prin stimularea măduvei spinării); şi cazuri de epilepsie, depresie, AVC - accident vascular cerebral şi migrene, prin stimularea nervului vag, care ajută la controlul digestiei, al ritmului cardiac, al dispoziţiei şi al răspunsului organismului la inflamaţie).
Evoluţiile mai recente au inclus tehnici neinvazive, în care sistemul nervos poate fi stimulat de dispozitive din afara corpului. Stimularea magnetică transcraniană, de exemplu, a fost aprobată pentru depresie în Statele Unite, în 2008. De atunci, indicaţiile sale s-au extins pentru a include durerea legată de migrene, tulburarea obsesiv-compulsivă, renunţarea la fumat şi depresia anxioasă.
Autorii noii cercetări văd multe promisiuni în viitor.
Noua lucrare evidenţiază apariţia tehnicilor bioelectronice neinvazive. Această abordare nu numai că evită riscurile legate de intervenţiile chirurgicale, dar oferă şi unele avantaje distincte faţă de tratamentele farmaceutice.
„Neuromodularea non-invazivă este un domeniu emergent în care credem că există o mare oportunitate”, spune prof. Lerman. „Potenţialul de extindere există, deoarece un dispozitiv nu trebuie să fie refrigerat. Nu este un medicament. Tot ce ai nevoie este electricitate pentru a rula dispozitivul sau o baterie. Şi poate utiliza propriul sistem al organismului pentru a reduce inflamaţia”, explică acesta.
În plus, asocierea dispozitivelor medicale bioelectronice cu senzori poate crea sisteme de autoreglare în „buclă închisă” care se pot adapta în funcţie de nevoile individului. Nemaifiind legate de o doză standard de medicament, dispozitivele bioelectronice ar putea oferi cu adevărat o medicină individualizată prin ajustarea continuă a dozelor pe baza feedback-ului de la biomarkerii unui pacient.
Deşi este încă nevoie de multă muncă de cercetare pentru a crea astfel de sisteme în buclă închisă, Lerman şi colegii săi le consideră o abordare potenţial transformatoare a tratamentelor medicale.
Aici, cercetătorul şi coautorul Troy Bu din laboratorul Lerman deţine un nou instrument în timp real pentru detectarea nivelurilor de activitate în sistemul nervos involuntar, un semn de avertizare timpurie a unui organism aflat sub stres. (Fotografie realizată de Alex Matthews-Institutul Qualcomm, 21 ianuarie 2025)
Capacităţi unice
Chiar dincolo de acest cadru, medicina bioelectronică poate introduce noi capacităţi revoluţionare. O posibilitate tentantă este utilizarea medicinei bioelectronice ca instrument de diagnosticare.
Cercetări anterioare au sugerat că organismul produce în timp un răspuns unic la fiecare agent infecţios. Astfel, aceste modele de „serii temporale” pot prezice cu exactitate agentul cauzator al bolii şi ar putea fi utilizate pentru a ghida un tratament eficient.
„Scopul este de a construi o bibliotecă de agenţi patogeni”, a explicat prof. Lerman, în care s-ar putea identifica semnătura fiecărui agent patogen „şi apoi am încerca să intervenim cu cantitatea corectă de neuromodulare pentru a împiedica inflamaţia asociată cu acea infecţie şi pentru a o face mai puţin severă".
Semnăturile bolilor au fost evidenţiate în date precum cele de la EEG (electroencefalogramă), respirogramă, temperatură, dar prof. Lerman şi colegii săi sugerează că monitorizarea activităţii nervului vag şi a altor nervi din sistemul nervos autonom (involuntar) ar putea furniza informaţii esenţiale pentru acest efort.
Un alt domeniu în care medicina bioelectronică ar putea avea un impact este sănătatea mintală. Cercetări recente au evidenţiat inflamaţia şi sistemul imunitar ca actori-cheie într-o serie de afecţiuni ale sănătăţii mintale.
„Tulburările de sănătate mintală - inclusiv tulburarea de stres posttraumatic, tulburarea de depresie majoră şi tulburarea de anxietate generală - sunt toate în esenţă foarte legate de 'axa neuro-imună' şi de reglarea inflamaţiei”, a indicat Lerman. „Se ştie că procesele patologice suplimentare din cadrul nervului vag apar în cazul anumitor tulburări neuroinflamatorii, cum ar fi Covid de lungă durată şi anumite tipuri de boală Parkinson”, a mai precizat acesta.
Mute virusuri diferite şi constituenţi patogeni se pot transmite din intestin prin nervul vag către creier sau, din cauza inflamaţiei din intestin, pot duce la o inflamaţie periferică care cauzează, de asemenea, probleme în creier.
Cercetătorii sugerează că medicina bioelectronică ar putea evalua inflamaţia creierului pentru a măsura severitatea tulburărilor de sănătate mintală şi ar putea fi utilizată pentru a le trata cu doza exactă necesară. Neurografia autonomă (ANG) este pregătită să fie deosebit de utilă în studiile clinice; aceasta va stratifica în mod obiectiv severitatea sănătăţii mintale, oferind studiilor clinice o măsură de medicină de precizie care poate ghida tratamente specifice.
„Mai avem încă mult de lucru”, spune Lerman, „dar aceste sisteme de nouă generaţie au un mare potenţial pentru noi căi de tratament individualizat şi adaptat pacientului”.
