Istraživanja

Ovo je budućnost: implantat koji kontrolira cikluse spavanja i proizvodi lijekove u ljudskom tijelu

Mladen Smrekar ponedjeljak, 21. lipnja 2021. u 11:28

Implantabilna živa ljekarna impresivno je čudo modernog inženjerstva: i pametni uređaj i sinergijska platforma, ovaj mikročip integrira inovacije bioelektronike, sintetske biologije i računarstva

Godine 1926. Fritz Kahn dovršio je svoj slavni rad Der Mensch als Industriepalast (Čovjek kao industrijska palača), najistaknutiju litografiju petotomne publikacije Das Leben des Menschen (Ljudski život). Ilustracija prikazuje ljudsko tijelo ispunjeno sitnim tvorničkim radnicima koji veselo upravljaju mozgom ispunjenim razvodnim pločama, sklopovima i manometrima. Ispod njihovih stopala domišljata mreža cijevi, žljebova i transportnih traka čini krvožilni sustav. Slika utjelovljuje središnji motiv u Kahnovom opusu: paralelu između ljudske fiziologije i proizvodnje ili ljudsko tijelo kao čudo tehnike.

Tvornica lijekova u mikročipu

Aparat koji je trenutno u embrionalnom stupnju razvoja, takozvana implantabilna živa ljekarna (implantable living pharmacy), izgleda kao proizvod Kahnove mašte. Ovaj koncept razvija Agencija za napredne istraživačke projekte obrane (DARPA) u suradnji s nekoliko sveučilišta, uključujući Northwestern i Rice. Istraživači zamišljaju minijaturiziranu tvornicu, ugrađenu u mikročip, koja će proizvoditi lijekove unutar tijela. Lijekovi bi se dostavljati precizno određenim ciljevima na zahtjev mobilne aplikacije. Početni, skromni cilj ovog četveroipolgodišnji programa jest ublažavanje jet laga.

Čovjek kao industrijska palača, slavna litografija vizionara Fritza Kahna
Čovjek kao industrijska palača, slavna litografija vizionara Fritza Kahna

Jet lag je poremećaj cirkadijskog ritma, svakodnevnog biološkog ritma koji upravlja unutarnjim vremenom svih organizama na Zemlji. Kada letimo kroz vremenske zone, unutarnje neusklađenost može uzrokovati umor, mrzovoljnost i dezorijentaciju. S vojnog gledišta, poremećaj se smatra prijetnjom spremnosti trupa koje će morati djelovati odmah po dolasku na udaljena mjesta. 

Istraživanje iz 2019. godine, objavljeno u časopisu Nature, jasno je pokazalo da su budnost i radni učinak zdravstvenih radnika ozbiljno narušeni tijekom večernjih smjena. Smjenski radnici svih sorti često pate od poremećaja cirkadijalnog ritma i izloženi su većem riziku od metaboličkog sindroma i kardiovaskularnih bolesti.


Kako funkcionira "živa ljekarna"

"Živa ljekarna" zamišljena je kao spoj dva odvojena uređaja, implantiranog mikročipa i trake koja se nosi oko ruke. Implantat će sadržavati sloj živih sintetičkih stanica, senzor, bežični odašiljač kratkog dometa i detektor fotografije. Stanice potječu od ljudskog davatelja i obrađene su kako bi obavljale određene funkcije. Masovno će se proizvoditi u laboratoriju i stavljati na sloj sićušnih LED lampica.

Za početak istraživat će se mogućnosti prevladavanja jet laga kod vojnika na specijalnim zadacima u udaljenim krajevima
Za početak istraživat će se mogućnosti prevladavanja jet laga kod vojnika na specijalnim zadacima u udaljenim krajevima

Mikročip će se postaviti s jedinstvenim identifikacijskim brojem i ključem za šifriranje, a zatim implantirati pod kožu. Čipom će upravljati baterijski hub pričvršćen na traku oko ruke. Ovaj hub primat će i signale iz mobilne aplikacije.


Želite li uz pomoć ovog sustava resetirati svoj interni sat, telefonom ćete se prijaviti na aplikaciju i unijeti plan putovanja. Koristeći bežične komunikacije kratkog dometa, hub će primiti signal i aktivirati LED svjetla unutar čipa. Svjetla će zasjati na sintetičkim stanicama stimulirajući ih da generiraju dva spoja koja se prirodno proizvode u tijelu.

Spojevi će se otpustiti izravno u krvotok, usmjeravajući se prema ciljanim mjestima, poput malene, centralno smještene strukture u mozgu nazvane suprahiasmatična jezgra (SCN) koja služi kao glavni pokretač ritma cirkadijskog ritma. Bez obzira na ciljno mjesto, protok biomolekula promijenit će prirodni sat i uskladiti ga s lokalnim vremenom.

Sintetičke stanice bit će izolirane od imunološkog sustava domaćina pomoću membrane izgrađene od novih biomaterijala koja omogućuje ulaz samo hranjivih tvari i kisika (Sveučilište Northwestern)
Sintetičke stanice bit će izolirane od imunološkog sustava domaćina pomoću membrane izgrađene od novih biomaterijala koja omogućuje ulaz samo hranjivih tvari i kisika (Sveučilište Northwestern)

Sintetičke stanice bit će izolirane od imunološkog sustava domaćina pomoću membrane izgrađene od novih biomaterijala koja omogućuje ulaz samo hranjivih tvari i kisika. Ako bilo što pođe krivo, progutali bi tabletu koja bi ubila samo stanice unutar čipa, bez utjecaja na ostatak tijela.

Šifrirane poruke

Poruke koje putuju od čvorišta do aplikacije bit će šifrirane. Sama traka može sadržavati gumb koji će je odmah isključiti. Što je najvažnije, implantat je beskoristan bez trake na ruci. U bilo kojem trenutku, iz bilo kojeg razloga, korisnik jednostavno može ukloniti narukvicu i mikročip će odmah biti onemogućen.

Bude li sve išlo prema planu, biohibridni mikročipovi s daljinskim upravljanjem mogli bi jednog dana postati naši svakodnevni pratitelji, unutarnji senzori koji upravljaju našim zdravljem i pomoću algoritama procjenjuju koji lijek treba proizvesti i kada ga upotrijebiti.

Kad bi implantat u potpunosti zaživio, to bi značilo da više ne bismo trebali nositi lijekove sa sobom. Ljekarna bi uvijek bila otvorena, unutar naših tijela, dostupna za proizvodnju potrebnih lijekova. Djeca s dijabetesom tipa 1 više ne bi morala ubrizgavati inzulin više puta dnevno, a putnici na Mars ne bi trebali strahovati hoće li se razboljeti na dugom putovanju.

Mikročip bi se čak mogao potencijalno koristiti za povećanje ljudskih performansi pa bi sportaši mogao programirati svoje stanice da stvaraju nalet adrenalina na početku utakmice...

Pitanja koja traže odgovore

Koncept je sjajan, ali otvara mnoga pitanja. Istina je da se već naveliko koriste razni implantati poput pacemakera ili pumpi za ubrizgavanje morfija. No koliko god jet leg bio neugodno, tko može znati kakve bi mogle biti posljedice ugradnje mikročipova za pohranu podataka, prijenos signala i proizvodnju lijekova u tijela zdravih vojnika? Ako i kada tehnologija postane dostupna široj javnosti, koji bi se medicinski uvjeti kvalificirali? Hoće li se ljudi mikročipirati samo zato što im je teško gutati tablete?

Bezbroj je pitanja koja traže odgovore. Sustav će stoga morati biti podvrgnut nizu testiranja prije no što ga odobri FDA. 



Bežični HiFi zvučnici

AUDIOENGINE A2BT

Premium aktivni zvučnici sa stereo zvukom visoke vjernosti spajaju se sa vašom glazbom sa bilo koje aplikacije ili uređaja u sekundi. Vrhunski Bluetooth mini kućni glazbeni sustav savršen je za radnu površinu ili manje prostore.

1299 2289 Kupi

Prijenosni zvučnik

JBL GO 2 champagne

Prijenosni Bluetooth zvučnik za bežični streaming glazbe sa pametnog telefona ili tableta sa ugrađenom punjivom baterijom za do 5 sati reprodukcije, vodootpornim dizajnom i ugrađenim mikrofonom. Dolazi sa audio kabelom.

189 279 Kupi