Ізраїльські вчені розробили нанороботів з ДНК, які дозволяють керувати доставкою ліків силою думки. Під час експерименту мозкова активність людей-добровольців успішно вивільнила флуоресціюючий препарат в організм тарганів. Методика призначена для допомоги пацієнтам з психічними захворюваннями. Результати роботи опубліковані в журналі.
В даний час існує ряд експериментальних і практичних технологій, які дозволяють доставляти ліки безпосередньо до їх мішені, не зачіпаючи інший організм. Вивільнення препарату точно в той час, коли він необхідний, - більш складне завдання, і значущих успіхів у цьому напрямку досі досягнуто не було.
Щоб вирішити це завдання, співробітники Міждисциплінарного центру в Герцлії та Університету Бар-Ілана в Рамат-Гані створили нанороботів методом ДНК-орігамі. Ця методика дозволяє створювати тривимірні ємності, які можна наповнити якимось препаратом. На поверхні вони несуть антитіла для розпізнавання рецепторів клітин-мішеней. Вчені закрили нанороботів замком з комплементарних послідовностей нуклеотидів з частинками оксиду заліза. Ці частинки відкривають і закривають замок під дією зовнішнього магнітного поля. У свою чергу, магнітне поле включається програмним алгоритмом SLACC, навченим реагувати на певний тип активності мозку, який реєструється за допомогою електроенцефалограми (ЕЕГ).
Під час перевірки працездатності методики вчені навчили алгоритм реагувати на мозкову активність, що виникає при вирішенні арифметичних завдань. Потім вони ввели нанороботів з флуоресціюючою речовиною, націлених на клітини гемолімфи, дисковидним тарганам і помістили комах у спіраль, що генерує магнітне поле. Ця спіраль включалася алгоритмом, який обробляв сигнали від датчиків ЕЕГ, закріплених на голові людей. Коли добровольці починали виробляти в розумі арифметичні обчислення, спіраль генерувала магнітне поле, що відкриває замки нанороботів. Подальший аналіз гемолімфи показав, що керовані думкою нанороботи успішно доставили в клітини препарат.
Дослідники відзначають, що технологія поки знаходиться на ранніх стадіях розробки, і описуваний експеримент служив лише підтвердженням концепції. За їх словами, при підготовці пристроїв до клінічного застосування можна буде навчати алгоритм розпізнавати мозкову активність, що свідчить про настання патологічного стану, наприклад, гострого нападу шизофренії. При цьому нанороботи в потрібний момент виділять у мозок дозу антипсихотичного препарату. Портативним генератором магнітного поля, на думку вчених, можуть служити розумні годинники. Також належить модифікувати бездротовий датчик ЕЕГ, зменшивши його до розмірів слухового апарату.
Методика спочатку призначена для допомоги пацієнтам з шизофренією, депресією, синдромом гіперактивності та іншими важковиліковними психічними захворюваннями. За словами розробника Шакера Арнона (Shachar Arnon), область її застосування може бути ширшою, оскільки алгоритм можна навчити реагувати практично на будь-які стимули, в тому числі на яку-небудь комбінацію думок, що дозволяє виділяти певну дозу препарату за потребою.
"Уявіть, що ви можете прийняти точну кількість алкоголю, щоб підтримувати себе напідпитку, але не напиватися. Дещо нерозумно, але одного разу це може статися ", - пояснив Арнон.
Існуючі експериментальні та клінічні методики прицільної доставки ліків засновані на використанні ліпосом, наноміцелл, полімерних мікросфер та інших конструкцій, наприклад, магнітних «наноковрів». Поки вони всі не позбавлені недоліків, що обмежують їх застосування. Технології постійно вдосконалюються: наноконструкції маскують від імунної системи, вчать їх проникати в мозок і піддають іншим модифікаціям. Також для доставки ліків передлоагалі використовувати біологічні об'єкти, такі як модифіковані діатомові водорості або бактерії, чутливі до магнітного поля і рівня кисню. Крім того, створені таблетки, які можна налаштувати на вивільнення препарату відповідно до будь-якої схеми прийому.