Syntetický torpor nabízí potenciál předefinovat medicínu, říkají vědci

Příroda je často nejlepším modelem pro vědu. Téměř století se vědci pokoušejí znovu vytvořit schopnost některých savců a ptáků přežít extrémní podmínky prostředí po krátké nebo prodloužené období tím, že se dostanou do Toráru, když jejich tělesná teplota a metabolická rychlost klesne, což jim umožňuje zachovat energii a teplo.

Hong Chen, profesor biomedicínského inženýrství na McKelvey School of Engineering a neurochirurgie ve Washu Medicine, a interdisciplinární tým vyvolal reverzibilní, inspiroval se přírodou, a interdisciplinární tým vyvolal reverzibilní. strnulost-podobný stavu u myší pomocí použití Zaměřený ultrazvuk Stimulovat preoptickou oblast hypothalamu v mozku, což pomáhá regulovat tělesnou teplotu a metabolismus.

Kromě myš, která přirozeně jde do Toráru, Chen a její tým přiměli Torpor u potkanů, což ne. Práce je publikována v papíru perspektiv v Metabolismus přírody.

Jejich zjištěníPublikováno v roce 2023 ve stejném časopise ukázal první neinvazivní a bezpečný způsob, jak vyvolat torponový stav zaměřením na centrální nervový systém.

Nyní je tým ve snaze o překlad indukovaného nebo syntetického torpor do potenciálních řešení pro lidi, například když dojde ke snížení průtoku krve do tkání nebo orgánů, aby se zachovala orgány pro transplantaci nebo chráněno před zářením během cestování vesmírem.

Konvenční lékařské intervence se zaměřují na zvýšení Dodávka energiejako je obnovení tok krve do mozku po mrtvici. Syntetický torpor se snaží udělat opak snížením poptávky po energii.

„Schopnost syntetického torpu regulovat metabolismus celého těla slibuje transformaci medicíny nabídkou nových strategií pro lékařské intervence,“ řekl Chen.

Syntetický torpor byl úspěšně používán v předklinických modelech s léky a specializovaným cílením nervový obvodExistují však výzvy k přizpůsobení těchto metod pro lidi. Předchozí lidské pokusy se sirovodíkem byly ukončeny brzy kvůli bezpečnostním obavám.

„Mezi naše výzvy patří překonání metabolických rozdílů mezi zvířaty a lidmi, výběr správné dávky léků a vytváření způsobů, jak umožnit reverzibilnímu státu podobnému torporovi,“ řekl Wenbo Wu, biomedicínský inženýrský student v Chenově laboratoři a první autor papíru Perspective System v Japonsku.

„Spolupráce mezi vědci, lékaři a etici bude rozhodující pro vývoj bezpečných, účinných a škálovatelných řešení pro syntetický torpor, aby se stala praktickým řešením v medicíně.“

Chenův tým, včetně Yaoheng (Mack) Yang, který byl postdoktorandským výzkumným spolupracovníkem ve své laboratoři a nyní je asistentkou biomedicínského inženýrství na University of Southern California, zacílil na nervový okruh svým indukovaným řešením Torpor u myší.

Vytvořili nositelný ultrazvukový převodník pro stimulaci neuronů v preoptické oblasti hypotalamu. Při stimulaci myši vykazovaly pokles teploty těla asi 3 stupně C po dobu asi jedné hodiny.

Kromě toho metabolismus myší vykazoval změnu od použití uhlohydrátů a tuku pro energii pouze na tuk, klíčový rys torporu a jejich srdeční frekvence klesla asi o 47%, a to vše při pokojové teplotě.

„Ultrazvuk je jedinou neinvazivní modalitou energie schopnou bezpečně proniknout do lebky a přesně zacílit na hluboké struktury mozku,“ řekl Chen.

„Zatímco ultrazvuková neuromodulace postrádá specificitu buněčného typu ve srovnání s genetickou neuromodulací, poskytuje neinvazivní alternativu pro indukci syntetického torporu bez potřeby genetických modifikací.“

Chen a její tým naznačují, že syntetický torpor nabízí slibnou terapeutickou strategii s dalšími aplikacemi, včetně inhibice růst nádoru a potenciální vývoj nových terapií pro onemocnění související s proteinem tau, jako je Alzheimerova choroba.

Mnoho však zůstává neznámé o tom, jak mozkové oblasti, periferní orgány a buněčné dráhy koordinují metabolické potlačení a vzrušení.

Vědci také musí studovat dlouhodobá rizika a potenciální vedlejší účinky a vyžadovat další předklinické studie a technologické inovace, které usnadní dvojí přístup, které by zahrnovaly modulaci nervových obvodů spojených s hypometabolismem a ovlivňovaly periferní metabolické dráhy prostřednictvím systémových intervencí, jako jsou léky nebo periferní neuromodulace.

„Syntetický torpor již není jen teoretickým konceptem – je to rozvíjející se pole s potenciálem předefinovat medicínu,“ řekl Chen.

„Přemostění základní neurovědy, bioinženýrství a translační medicína bude klíčem k překonání současných výzev a rozvoje syntetického torpor vůči aplikacím v reálném světě. Syntetický torpor by mohl přejít z vědecké zvědavosti na lidskou realitu prostřednictvím interdisciplinární spolupráce.“