التكنولوجيا الطبية - طب الغد

مراجعة لبعض الأجهزة الطبية الواعدة قيد التطوير حاليًا

في السنوات الأخيرة، استفاد الباحثون من الاختراقات في علم الأحياء البشري، والإلكترونيات، وعلم الوراثة لتطوير مجموعة جديدة ومثيرة للإعجاب من الأدوات لتحسين صحة الإنسان والحفاظ عليها. إن التقنيات الطبية المتطورة وطرق تحليل البيانات المعقدة حاليًا على وشك اختراق مجالاتها التقليدية في المستشفيات ومختبرات الكمبيوتر، نحو استخدامها في حياتنا اليومية.

سيتمكن أطباء المستقبل من استخدام هذه الأدوات لتتبع المرضى والتنبؤ بكيفية استجابتهم لخطط العلاج الشخصية بناءً على فسيولوجيتهم الفريدة، بدلاً من التخمين بناءً على متوسط ​​معدلات الاستجابة لمجموعات سكانية كبيرة كما هو شائع في التجارب السريرية اليوم. . إن الابتكارات في تصغير رقائق الكمبيوتر والهندسة الحيوية وهندسة المواد تضع الأسس لأجهزة جديدة يمكنها أن تحل محل الأعضاء المعقدة مثل العين أو البنكرياس، أو على الأقل تساعدها على العمل بشكل أفضل.

تقدم المقالات في الصفحات التالية لمحة عن بعض التطورات الواعدة في مجال التكنولوجيا الشخصية في مجالات علم الوراثة، والرؤية الاصطناعية، والسرطان، وأجهزة المراقبة القابلة للزرع، والأمراض العقلية. لن تنجح كل التطورات بالضرورة. ولكنها تشير في مجملها إلى أن دور التكنولوجيا الطبية الصغيرة سوف يتزايد، ليس فقط في علاج المرضى، بل أيضًا في الحفاظ على صحة الأصحاء.

علم الوراثة

طب شخصي

يستمر سعر تحديد تسلسل جينات الشخص في الانخفاض، لكن فهم معنى التسلسل لا يزال يمثل تحديًا

عندما انطلق مشروع الجينوم البشري قبل أكثر من عشرين عاما، توقع الجميع أن طباعة كتاب التعليمات الكامل لتكوين الإنسان ستتطلب مئات الأجهزة لتحديد تسلسل الحمض النووي، وتكلف ثلاثة مليارات دولار وتستغرق 15 عاما. وبعد 13 عامًا، في عام 2003، أُعلن عن أول تسلسل كامل للجينوم البشري. ومع ذلك، فإن هذا الإنجاز المهم لا يزال قيد التنفيذ. ثم تبقى فجوات كبيرة لم تكتمل بعد في خريطة المادة الوراثية التي تحدد المصير الجيني للإنسان.

وبالتقدم سريعًا إلى يناير 2012، في المعرض الدولي للإلكترونيات الاستهلاكية في لاس فيغاس، كان هناك جهاز لتسلسل الجينات بين وحدات تحكم ألعاب الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون ذات الشاشات المسطحة. لقد كان صندوقًا أبيض ساطعًا بحجم طابعة سطح المكتب. ويزعم مخترعو الجهاز أنه عندما يطرح في الأسواق في وقت لاحق من عام 2012، فإنه سيحدد التسلسل الجيني الكامل للشخص في غضون ساعات قليلة مقابل 1,000 دولار، وهو سعر تلفزيون البلازما.

لسنوات، كان الجينوم الذي تبلغ قيمته 1,000 دولار يوصف بأنه نقطة التحول التي ستبشر بعصر جديد من الطب الشخصي. وبهذا السعر، ينبغي أن تكون التكلفة رخيصة بما يكفي ليتمكن الأطباء من العمل مع مثل هذه الأجهزة لعلاج المرضى الذين يعانون من أمراض القلب أو السرطان أو أمراض أخرى. يجب أن يعتمد هذا العلاج على المخاطر الجينية الشخصية للمرضى وحساسياتهم الفردية للأدوية. وبحسب الخبراء الذين يتابعون تطور الصناعة، كلما توفرت أجهزة لتحديد تسلسل الجينوم، مثل تلك المعروضة في المعرض، كلما بدأ عصر الاختبارات الجينية الشاملة للسكان بشكل أسرع.

ومع ذلك، يرى البعض أن الوقت لم يحن بعد للكشف العام عن هذه التكنولوجيا على نطاق واسع. تقول أرافيندا تشاكرابورتي، أستاذة علم الوراثة في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز: "إنها ليست جاهزة". يشعر تشاكرابورتي بالقلق من المبالغة في تقدير الفوائد المحتملة للطب الجينومي الشخصي. ويقول إن الناس لا يدركون أن عمليات المسح الجيني الشاملة التي يجريها الطبيب أو يتم شراؤها عبر الإنترنت لا قيمة لها تقريبًا كأدوات طبية اليوم.

المشكلة الرئيسية هي أن التكنولوجيا تطورت بشكل أسرع من قدرة الباحثين على فهم النتائج التي تنتجها. على سبيل المثال، لفهم الأنماط الجينية التي تعتبر علامات للمرض وأي الأنماط يمكن تجاهلها بأمان، يجب على الأطباء مقارنة النتيجة الجينية لكل فرد مع نتائج العديد من الأشخاص الآخرين. كما أن العديد من الأمراض تنتج عن طفرات نادرة لم يتم تحديدها بعد.

وأخيرا، فإن مهمة فرز الكم الهائل من المعلومات التي تنبثق من المسح الجيني مهمة شاقة. يقول إيوان أ. أشلي، أستاذ مبتدئ في أمراض القلب في كلية الطب بجامعة ستانفورد: "إن إنتاج المعلومات اليوم سريع ورخيص". "لكن تحليل النتائج؟ رائع. لن يكون الأمر سريعًا، ولن يكون رخيصًا".

ولتوضيح مدى تعقيد هذه العملية، قام آشلي والعديد من الباحثين في جامعتي ستانفورد وهارفارد بتحليل الجينوم الخاص بزميلهم ستيفان كويك، أستاذ الهندسة الحيوية. لقد استغرق الأمر منهم ستة أشهر فقط لمعرفة كيفية القيام بذلك، على الرغم من أن كويك كان قد قام بالفعل بتسلسل الجينوم الخاص به، لذلك كان لديهم البيانات الأولية.

شمل تاريخ عائلة كويك عدة حالات من أمراض القلب. ومن المفهوم أن الفريق وجد أن لديه العديد من المتغيرات الجينية المرتبطة بزيادة الميل إلى الإصابة بالنوبات القلبية. ومع ذلك، كشف التحليل الجيني عن بعض النتائج غير المتوقعة، بما في ذلك احتمالية أكبر للإصابة باضطراب الدم الوراثي المسمى داء ترسب الأصبغة الدموية، على الرغم من أنه لا أحد في عائلة كويك يعاني من هذا الاضطراب. ومن المستحيل في هذه المرحلة تحديد ما إذا كانت النتيجة غير المتوقعة تعكس خطرا حقيقيا أو خطأ ما في عملية تحديد التسلسل، وهو المعادل الجيني للخطأ المطبعي.

على الرغم من هذه المشكلات، فإن آشلي متفائلة بشأن إمكانية أن تؤدي نتائج الحمض النووي الشخصية إلى إحداث تحول في الرعاية الطبية. ويتوقع الأيام التي سيكون فيها الجينوم البشري جزءًا لا يتجزأ من السجلات الطبية الإلكترونية. ومع ذلك، حتى الآن، فإن المرضى القلائل الذين استفادوا أكثر من تحليل أجزاء كبيرة من جينوماتهم كانوا يعانون من أمراض نادرة ذات متغيرات وراثية برزت على أنها غير عادية. بالنسبة لمعظمنا، لا يزال الجينوم الخاص بنا محاطًا بالضباب - وهي أسطورة لا توصف.

نانسي شوت

رؤية اصطناعية

عين الكترونية

مستقبلات الضوء الاصطناعي ستعيد البصر للمكفوفين

ميكا تيرهو يعرف الفرق بين التفاحة والموزة. يمكنه أن يخبرك أن أحدهما مستدير وحلو ومقرمش عندما تقضمه، والآخر طويل ومنحني ويتحول إلى هريسة إذا تم طهيه لفترة طويلة. أما إذا طلبت منه أن يفرق بين الثمار من غير لمس، ولا شم، ولا تذوق، فقد ضاع. Trejo أعمى تمامًا. ومع ذلك، لمدة ثلاثة أشهر في عام 2008، استعاد قدرته على التمييز بين التفاحة والموزة بمساعدة الرؤية بفضل شريحة إلكترونية صغيرة مزروعة في عينه اليسرى. على الرغم من أن النجاح الأولي للتكنولوجيا الجديدة لم يدم طويلاً، إلا أنه غيّر بشكل دائم آفاق Treho والعديد من الأشخاص الآخرين مثله.

 

يعاني تريهو، الذي يعمل في إحدى منظمات المنح الرياضية في فنلندا، من التهاب الشبكية الصباغي، وهو عيب وراثي يدمر الخلايا الحساسة للضوء في جدار الشبكية في الجزء الخلفي من العين. كان يرى جيدًا حتى سن السادسة عشرة، ثم بدأت رؤيته الليلية تعاني. وفي العشرينات من عمره، تدهورت قدرته على الرؤية أثناء النهار أيضًا. في سن الخامسة والثلاثين، فقد تريهو الرؤية المركزية في كلتا عينيه، وعندما بلغ الأربعين من عمره، لم يكن قادرًا على إدراك سوى أجزاء صغيرة من الضوء في رؤيته المحيطية.

في نوفمبر 2008، تغير كل شيء، عندما زرع إيبرهارت زيرنر من جامعة توبنغن في ألمانيا الشريحة في شبكية عين تريجو. استبدلت الشريحة مستقبلات الضوء التالفة (التي تسمى المخاريط والمستقبلات الضوئية) في شبكية العين. في شبكية العين السليمة، تقوم المستقبلات بتحويل الضوء إلى نبضات كهربائية تصل في النهاية إلى الدماغ أثناء انتقالها عبر عدة طبقات من الأنسجة المتخصصة. وتتكون إحدى الطبقات من خلايا تسمى ثنائية القطب. تحتوي الشريحة على 1,500 مربع مرتبة في شبكة بأبعاد 0.3x0.3 سنتيمتر، ويحتوي كل منها على صمام ثنائي ضوئي ومضخم وقطب كهربائي. عندما يضرب الضوء أحد الثنائيات الضوئية، فإنه يولد تيارًا كهربائيًا صغيرًا يتم تضخيمه بواسطة مضخم قريب. يتم توصيل التيار الكهربائي إلى القطب الكهربائي والذي بدوره يثير أقرب خلية ثنائية القطب والتي ترسل في النهاية إشارة عبر العصب البصري إلى الدماغ. كلما زاد عدد الضوء الذي يضرب الثنائي الضوئي، كلما كان التيار الكهربائي الناتج أقوى نتيجة لذلك.

فتحت زراعة الشبكية التي أجراها تريهو نافذة على عالم بحجم قطعة من الورق تبلغ مساحتها حوالي 50 سنتيمترا مربعا تقف على بعد ذراع من عينيه. من خلال هذه النافذة، تمكن تريجو من التعرف على الأشكال والخطوط العريضة الأساسية للأشخاص والأشياء، خاصة إذا كان هناك تباين حاد بين الألوان الفاتحة والداكنة. ومع ذلك، فإن الزرعة لم تحتوي على أقطاب كهربائية كافية لإنتاج صور واضحة. كما سمحت الشريحة لـ Tarho باكتشاف ظلال اللون الرمادي فقط لأن الشريحة لا تفرق بين الأطوال الموجية المختلفة للضوء.

على الرغم من هذه القيود، في غضون أيام من الجراحة، غيرت الغرسة بشكل كبير الطريقة التي يتفاعل بها تريجو مع العالم. ولأول مرة منذ عقد من الزمن، أصبح قادرًا على رؤية وتسمية أشياء مثل الأواني الفضية والفواكه، وقراءة الحروف الكبيرة، والاقتراب من الأشخاص في الغرفة والتعرف على أحبائهم. تمكن مريضان آخران خضعا لعملية زرع في نفس الوقت تقريبًا من اكتشاف الأجسام الساطعة الموضوعة على خلفيات داكنة.

اضطر زيرنر إلى إزالة الرقائق من مرضاه بعد ثلاثة أشهر، لأنهم، بعد عملية الزرع، كانوا عرضة لالتهاب الجلد: حيث تنقل بطارية خارجية صغيرة الكهرباء إلى مكبرات الصوت داخل العين من خلال كابل ملولب عبر الجلد، مما يترك جرحًا مفتوحًا. علاوة على ذلك، كان على المستخدمين أن يكونوا بالقرب من جهاز كمبيوتر يتحكم لاسلكيًا في تردد النبضات الكهربائية وجوانب الرؤية مثل السطوع والتباين.

منذ عام 2008، جعل زارنر غرسته أكثر أمانًا وأكثر قابلية للنقل. أحدث نموذج هو لاسلكي، وتم زرعه في عشرة أشخاص حتى الآن. يمر كابل رفيع تحت الجلد لمسافة قصيرة، ويربط ملفًا كهرومغناطيسيًا يقع خلف الأذن بشريحة تقع خلف العين. ومن خلال وضع ملف كهرومغناطيسي آخر، موجود في صندوق بلاستيكي صغير فوق الجلد بجوار الأذن، يتم إغلاق الدائرة الكهربائية التي تزود الزرعة بالكهرباء. يمكن للمرضى تغيير السطوع والتباين باستخدام الأزرار الموجودة على الملف الخارجي. ولإضافة المزيد من التكنولوجيا وتحسينها، يريد زارنر زرع ثلاث شرائح بجانب بعضها البعض في شبكية عين واحدة، بحيث يكون لدى الأشخاص مجال رؤية أوسع.

على الرغم من أن المستقبلات الضوئية الاصطناعية قد تكون مفيدة في أي شكل من أشكال العمى الناتج عن تلف المستقبلات الضوئية (مثل التهاب الشبكية الصباغي، المشيمية، وأنواع مختلفة من الضمور البقعي مثل الضمور الجغرافي)، إلا أنها لا تستطيع مساعدة الأشخاص الذين يعانون من الجلوكوما، وإعتام عدسة العين، أو العيوب حيث يتدهور العصب البصري.

وصل فريق آخر إلى مستوى نجاح زارنر في الاختبارات السريرية. قامت شركة Second Sight من كاليفورنيا بتطوير زرعة مصممة لشبكية العين، اسمها Argos II، والتي تعالج أيضًا التهاب الشبكية الصباغي، وإن كان ذلك بطريقة مختلفة. ويلتقط أرجوس 2 صورا للعالم بكاميرا صغيرة مثبتة على زوج من النظارات، ويحول هذه الصور إلى نبضات كهربائية وينقلها إلى قطب كهربائي يوضع على سطح الشبكية ولا يزرع داخلها. وعلى عكس زرعة زيرنر، فإن أرجوس 2 لا يحاكي الإثارة الطبيعية للشبكية باستخدام موجات الضوء، ولكنه بدلاً من ذلك يخلق مزيجًا من البقع المضيئة والداكنة التي يجب على المرضى تعلم كيفية تفسيرها.

حتى استعادة الرؤية ذات التدرج الرمادي مكلفة. واليوم، يبلغ سعر مصفوفة Argos II 100,000 ألف دولار للعين الواحدة، وكذلك سعر زراعة شبكية العين التي قام بها زيرنر، بعد الفحص الشامل والموافقة. ويجب على زارنر إجراء اختبارات سريرية إضافية قبل أن توافق عليه المجالس الاستشارية الأوروبية لتعليم الجراحين الآخرين كيفية إجراء هذا الإجراء. تمت الموافقة على بيع Argos II في معظم الدول الأوروبية، لكن لم تتم الموافقة عليه بعد في الولايات المتحدة. ومع ذلك، ونظرًا لنجاح التجارب السريرية الأولى والسرعة التي تتحسن بها التكنولوجيا، يبدو أن عمليات زرع الشبكية قد تصبح متاحة على نطاق أوسع في غضون سنوات قليلة. [شركة تعمل في هذا المجال في إسرائيل نانو شبكية العين - المحررون ]

باريس جابر

كشف مبكر

للتغلب على السرطان

يعمل المهندسون الحيويون على تطوير جسيمات نانوية صغيرة مبرمجة للكشف عن السرطان في مراحله الأولى

تمتلك الجزيئات الصغيرة القدرة على حل واحدة من أكبر مشاكل الطب. الجسيمات النانوية، التي يُقاس حجمها بمقياس النانومتر (جزء من مليار من المتر)، صغيرة جدًا بحيث يمكن وضع 500 منها بعرض شعرة الإنسان. ويهدف العلماء إلى تصميمها لأداء العديد من الإجراءات، بدءًا من توصيل الأدوية بين أعضاء معينة في الجسم وحتى إنشاء صور تفصيلية للأعضاء الداخلية. ويقوم الباحثون حالياً باستهدافها لأغراض الكشف عن الخلايا السرطانية المختبئة في أماكن اختبائها.

اليوم، لا يمكن اكتشاف الأورام إلا بعد أن تصل إلى الحجم الذي يسمح لأجهزة التصوير برؤيتها أثناء الفحص. ومن ناحية أخرى، تستطيع الجسيمات النانوية اكتشاف خلية سرطانية واحدة في عينة مكونة من 100 مليون خلية طبيعية. على سبيل المثال، في الكشف التجريبي عن سرطان الثدي باستخدام الطب النانوي، اكتشف الباحثون أورامًا أصغر 100 مرة من تلك التي يمكن رؤيتها في تصوير الثدي بالأشعة السينية المختبرية. يمكن للجسيمات النانوية المرتبطة بالبروتينات الخاصة بالسرطان أو المواد الوراثية أن تساعد الأطباء أيضًا على التمييز بين الأورام الخبيثة والالتهابات الطبيعية أو الآفات الحميدة.

يقوم جريجوري لانزا، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية بجامعة واشنطن في سانت لويس، وفريقه بتطوير جسيمات نانوية تبحث عن أوعية دموية جديدة وتشير إلى وجودها، وهي سمة من سمات المرحلة التطورية الرئيسية لتطور الأورام السرطانية، مثل سرطان القولون وسرطان الثدي والأورام الأخرى. لا يحدث تطور مثل هذه الأوعية الدموية عادة في الأنسجة غير السرطانية. من الناحية النظرية، يمكن لهذه التكنولوجيا أيضًا إعلام الأطباء بسرعة تطور السرطان، وبالتالي من الممكن تحديد مدى قوة العلاج.

يركز سانجيف سام غامبير، أستاذ الأشعة التشخيصية بجامعة ستانفورد، وزملاؤه على سرطان القولون ويحاولون العثور على أورام خبيثة صغيرة قد يفشل فيها تنظير القولون المنتظم. يقوم الفريق بإنشاء جسيمات نانوية مصنوعة من الذهب والسيليكا، والتي تضاف إليها جزيئات توجه الجسيم إلى موطنه في خلايا سرطانية معينة. عندما ترتبط الجزيئات المستهدفة بورم في القولون أو المستقيم، فإن المعادن التي تشكل الجسيمات النانوية تبعثر الضوء القادم من منظار داخلي خاص وتكشف عن وجود السرطان.

ويحاول مهندسو النانو أيضًا بناء جسيمات نانوية تؤدي مجموعة متنوعة من المهام، مثل تسليط الضوء على الأورام في عمليات المسح مثل التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني وغيرها، وحتى توجيه الأدوية نحو الورم السرطاني. قد تسمح مثل هذه الأجهزة النانوية المتكاملة للأطباء بمعرفة ما إذا كان العلاج قد وصل إلى هدفه وما إذا كان يعمل بالفعل. غالبًا ما يكون الأطباء غير قادرين على تحديد مدى وصول الأدوية فعليًا إلى الورم، حتى بمساعدة العلاجات المستهدفة اليوم، والتي تعمل بشكل فريد على الخلايا السرطانية وتتخطى الخلايا الطبيعية. يقول لانزا: "إن عنصر التصوير هو ما يجعل من الممكن معرفة ما إذا كان الدواء قد تم نقله بالفعل، وإلى أي مدى".

تواجه الجهود المبذولة لجلب استخدام الجسيمات النانوية إلى العيادات عدة عقبات. على سبيل المثال، سيتعين على الباحثين إثبات أن هذه الأدوات الصغيرة آمنة للاستخدام على البشر. لكن "العائق الأكبر" أمام علاج السرطان، كما يقول غامبير، هو عدم وجود أهداف محتملة. ويقول إنه يمكن تصميم الجسيمات النانوية بشكل رائع، لكنها "ليست سحرية". ليس لدى الباحثين ما يكفي من المعرفة حول المراحل الأولى لتطور السرطان، والتي يمكن من خلالها معرفة الجزيئات التي سيتم توجيه الجسيمات النانوية نحوها. يقول لانزا: "بدون معرفة الأهداف، "لم نقم حتى بالخطوة الأولى بعد". "علينا أن نسير قبل أن نتمكن من الركض." ومع تقدير مجموعة متنوعة من محللي الصناعة أن مجال الطب النانوي العالمي سيتجاوز 130 مليار دولار بحلول عام 2016، فإن السباق على الاكتشاف مستمر.

- كاترين هارمون

قياس البيانات الشخصية عن بعد

يزرع الذكية

تحذر أجهزة المراقبة اللاسلكية الجديدة المرضى من نوبة قلبية وشيكة أو تساعدهم في السيطرة على مرض السكري

يقوم مهندسو الطب الحيوي بتطوير أجهزة مراقبة صغيرة قابلة للزرع من شأنها أن تساعد في تقليل كمية التخمين في تحديد أفضل علاج للمرضى المصابين بأمراض مزمنة، مثل أمراض القلب أو مرض السكري. وتقوم بعض هذه الأجهزة، التي يتم اختبارها حاليًا في العيادات، بإرسال المعلومات لاسلكيًا من المناطق المركزية في الجسم أو الأوعية الدموية إلى أجهزة استقبال خارجية. في نهاية المطاف، قد تلعب أجهزة المراقبة القابلة للزرع دورًا أكثر نشاطًا في العلاج نفسه. على سبيل المثال، لن يكتشفوا الاضطرابات الخطيرة في ضربات القلب فحسب، بل سيكونون قادرين أيضًا على إحياء القلب المتوفى. تم تصميم العديد من الأجهزة في مراحل التطوير للتعامل مع اثنين من المشاكل الطبية الأكثر شيوعًا:

أزمة قلبية. يتم تصنيع جهاز AngelMed Guardian بواسطة شركة Angel Medical Systems في شروزبري، نيو جيرسي. وهو بحجم جهاز تنظيم ضربات القلب تقريبًا، ويقوم بمراقبة القلب، نبضًا بعد نبضة، للكشف عن الأنماط غير الطبيعية، مثل الزيادة الحادة في توقيت ضربات القلب أو عدم انتظام ضربات القلب. يتم استخدام الجهاز من قبل الأشخاص الذين أصيبوا مؤخرًا بنوبة قلبية (وبالتالي معرضون لخطر الإصابة بنوبة قلبية أخرى)، ولا يستوفون متطلبات زرع جهاز تنظيم ضربات القلب أو مزيل الرجفان. إذا استشعر الجهاز أن أزمة قلبية على وشك الحدوث، فإنه يهتز ويطلق كاشف خارجي صفير ووميض، وبالتالي تنبيه وتحذير المريض أو من حوله وحثهم على طلب المساعدة. لتجنب الإنذارات الكاذبة، يجب أن يكتشف الجهاز إشارة بها مشكلة لأكثر من دقيقة قبل إرسال التنبيه. ولتحليل البيانات، يمكن تنزيل المعلومات التي يجمعها الجهاز لاسلكيًا إلى جهاز الكمبيوتر. منحت Angel Medical Systems شركة تصنع أجهزة تنظيم ضربات القلب القابلة للزرع ترخيصًا لاستخدام تقنيتها لمراقبة ضربات القلب. ستسمح التقنية المتكاملة لجهاز مزيل الرجفان بتوصيل تيار كهربائي إلى القلب إذا التقط جهاز المراقبة علامات السكتة القلبية أو اضطراب خطير بشكل خاص في إيقاع القلب، وفي الوقت نفسه سيتم إرسال نتائج مخطط كهربية القلب من الجهاز للطبيب.

مستويات الجلوكوز غير طبيعية. قد يوفر مستشعر الجلوكوز الجديد القابل للزرع والذي تصنعه شركة GlySens في سان دييغو يومًا ما لملايين مرضى السكر نظام مراقبة لاسلكي خاص بهم. يتم زرع الجهاز تحت الجلد، ويقوم بشكل شبه مستمر بقراءة مستويات الجلوكوز في المنطقة تحت الجلد ومن ثم يتم تعديلها وفقًا لمستويات الجلوكوز في الدم. والنتيجة: معلومات دقيقة وشاملة، يمكن من خلالها تحديد جرعة وتوقيت إعطاء الأنسولين، أكثر بكثير من المعلومات التي يمكن الحصول عليها من فحوصات الدم التي يتم الحصول عليها عن طريق وخز الإصبع. وبما أن المستشعر مزروع، فإنه يتطلب أيضًا صيانة أقل مقارنة بالشاشات الخارجية المتوفرة اليوم.

يقول جوزيف لوسيسانو، وهو مهندس حيوي يشغل أيضًا منصب الرئيس والمدير التنفيذي لشركة GlySens: "نحن مهتمون بإعطاء المريض وعائلته جهازًا يمكنهم من خلاله نسيان وجوده وتلقي المعلومات فقط". ووفقا له "يعتمد علاج مرض السكري والعديد من الأمراض المزمنة الأخرى على مراقبة أنماط الإشارات وتحديدها وتحسينها". لذا فإن الارتباط اللاسلكي الذي ينقل "كميات كبيرة من المعلومات بأقل سعر، سيسمح بأشياء كثيرة ربما لا نكون قادرين حتى على توقعها".

ومن المتوقع أن تكون أجهزة الاستشعار اللاسلكية أقل بروزًا في المستقبل. طور الباحثون جهازاً رفيعاً ومرناً قادراً على جمع قراءات معدل ضربات القلب وتقلصات العضلات وحتى موجات الدماغ التي يمكن زراعتها كوشم مؤقت على الجلد أو داخل الجسم. وتم تطوير الدائرة الكهربائية المبتكرة من قبل شركة mc10 من مدينة كامبريدج بولاية ماساتشوستس، والتي تقوم بتصنيع المكونات الكهربائية المرنة. سيصبح هذا الجهاز محمولاً بالكامل، مع مصدر طاقة داخلي وجهاز إرسال لاسلكي. ومن المحتمل جدًا أن يؤدي الجمع بين المراقبة اللاسلكية للأعضاء الداخلية مع التكنولوجيا المرنة المرتبطة بالعضو إلى تزويد المرضى والأطباء قريبًا بمعلومات فورية حول مجموعة واسعة من الأمراض المزمنة، والتي كان من الصعب السيطرة عليها منذ فترة طويلة.

- كاترين هارمون

علم الدماغ

اختبارات الدم للأمراض العقلية

قد تقدم مستويات بعض البروتينات طريقة جديدة لتشخيص الفصام والاكتئاب

يسعى سابين بان إلى تغيير الطريقة التي يشخص بها الأطباء النفسيون الأمراض العقلية الخطيرة. على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية، قامت بالتنقيب في دماء وأدمغة مرضى الفصام والاضطراب ثنائي القطب (الذي يتأرجح فيه مزاج الشخص بين الهوس والاكتئاب)، بحثًا عن البروتينات التي تشير إلى احتمالية إصابة الشخص بهذه الأمراض. تعد الجزيئات، المعروفة باسم المؤشرات الحيوية، بطريقة موضوعية لتحديد الأمراض العقلية بشكل أفضل بكثير من النهج التقليدي للتشخيص الذي يعتمد في الغالب على أنماط السلوك التي أبلغ عنها المريض ذاتيًا.

وعلى الرغم من أن العلامات البيولوجية حسنت طرق تشخيص العديد من الأمراض، بما في ذلك مرض السكري وأمراض القلب، إلا أنها لم تكن فعالة حتى الآن في تشخيص الأمراض العقلية. ومع ذلك، فإن بون، الذي يدير مختبرًا في جامعة كامبريدج، والعديد من علماء الأعصاب الآخرين، مقتنعون بأن المؤشرات الحيوية ستصبح قريبًا عنصرًا ضروريًا في الأدوات المتاحة للأطباء النفسيين. هناك بالفعل اختباران للدم متاحان تجاريًا. ويستند أحدها إلى بحث بان.

في عام 1997، بدأ بون بمسح أدمغة الرجال والنساء الموتى. ووجدت أنه بالمقارنة مع أدمغة الأشخاص الأصحاء، فإن مستويات ما لا يقل عن 50 بروتينًا في العينات التي اختبرتها كانت مرتفعة أو منخفضة بشكل غير عادي. ومن بين هذه البروتينات، شارك 19 بروتينًا في تنشيط الميتوكوندريا، وهي العضيات الصغيرة المسؤولة عن إنتاج الطاقة في الخلايا. كما وجد بان دليلاً على أن الخلايا العصبية لدى الأشخاص المصابين بالفصام غير قادرة على استخدام الجلوكوز بكفاءة، وتعتمد على جزيء آخر، وهو اللاكتات، كمصدر بديل للطاقة.

بحلول عام 2006، اكتشف بان اختلافات كيميائية حيوية مماثلة في السائل النخاعي والدم لدى الأشخاص المصابين بالفصام. وفي اثنتين من أحدث دراساتها، والتي اختبرت فيهما مستويات 51 بروتينًا في الدم، تمكنت من التمييز بين مرضى الفصام والأشخاص الأصحاء بدقة بلغت حوالي 80%. تشمل هذه المجموعة من المؤشرات الحيوية هرمون الإجهاد الكورتيزول والبروتين BDNF (عامل التغذية العصبية المشتق من الدماغ) الذي يشجع نمو الخلايا العصبية الجديدة ويخلق اتصالات جديدة بين الخلايا العصبية الموجودة.

واستنادا إلى أبحاث بون، قامت مختبرات Myriad RBM في أوستن، تكساس، بتطوير اختبار دم لمرض انفصام الشخصية يسمى VeriPsych بتكلفة 2,500 دولار. يقيس هذا الاختبار كميات البروتينات المختلفة التي حددها بان. على الرغم من أن إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لم توافق على الاختبار، إلا أنه يُسمح للأطباء النفسيين باستخدامه كجزء من تدريبهم. (بعض الاختبارات التي تقتصر على مختبر واحد لا تتطلب موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) طالما أنها تلبي معايير الاستخدام البشري.)

وعلى نحو مماثل، قامت شركة ريدج دياجنوستيكس، ومقرها سان دييجو، بتطوير اختبار العلامات الحيوية للاكتئاب. وتقدم الشركة الاختبار من خلال مختبر في ولاية كارولينا الشمالية مقابل 745 دولارًا. يبحث الاختبار، المسمى MDDScore (مؤشر الاكتئاب السريري)، عن 10 مؤشرات حيوية في الدم، بما في ذلك BDNF والكورتيزول.

ولم يتحقق الباحثون بعد من صحة اختبارات الدم هذه في التجارب السريرية، باستثناء الدراسات الصغيرة التي تمولها الشركات نفسها. ومع ذلك، فقد وجد بعض الأطباء النفسيين أن الأدوات مفيدة في التمييز بين الفصام والذهان المؤقت الناجم عن المخدرات. كما تساعد هذه الأدوات مرضى الاكتئاب على التأقلم مع مرضهم وتلقي العلاج.

– باريس جابر

___________________________________________________والمزيد حول هذا الموضوع

• طب شخصي:
• العين الإلكترونية:
• للتغلب على السرطان:
• الأجهزة الذكية القابلة للزرع:
• اختبارات الدم للأمراض العقلية: