Imaginez ne plus avoir à prendre une pilule pour l’anxiété, la dépression ou l’état de votre cœur, que l’épilepsie ou la maladie de Parkinson soient gérées par le patient sans prise de médicament.
En combinant les progrès de la biologie synthétique, l’optogénétique, et des interfaces cerveau-ordinateur, des chercheurs ont publié une étude cette semaine suggérant que des "interfaces esprit-génétique” pourraient bientôt être disponibles comme options de traitement.
Le système des scientifiques pourrait un jour permettre aux gens d’utiliser leurs pensées pour contrôler l’expression des gènes au sein de leur propre corps. Quand les gènes sont exprimés, ils peuvent être traduits en protéines qui servent certaines fonctions cellulaires. Donc, si, par exemple, vous souffrez de douleur chronique vous pourriez déclencher la production de composés analgésiques par votre corps, juste en y pensant.
Le système décrit par les chercheurs est encore à ses débuts : à ce jour, ils ont seulement utilisé l’activité du cerveau humain pour tester leur dispositif implantable pour l’administration de gène chez la souris.
Dans l’expérience, un dispositif de la taille d’une pièce de monnaie (image d’entête) a été implanté sous la peau de souris. L’appareil de base est composé de trois éléments : une bobine réceptrice capable de capter des signaux magnétiques et de les convertir en un courant électrique; d’une LED alimentée par ce courant, et d’une petite chambre pour loger les cellules génétiquement modifiées qui réagissent de façon sélective à la LED.
Les souris ont été placées sur un générateur de champ magnétique qui recevait des signaux d’activité cérébrale (électro-encéphalographie – EEG) via Bluetooth de personnes portant des casques/ calottes EEG. Les personnes ont réagi à des biofeedbacks, par le biais de méditations ou concentré sur un jeu pour modifier le niveau de leur activité cérébrale. Le changement d’état mental altère le champ magnétique généré et la quantité de courant créé par le dispositif implanté.
Images tirées de l’étude : (a) l’implant sans fil alimenté par le générateur de champ avec une LED. La chambre de culture de 0,5 ml contenant des membranes semi-perméables sur les deux côtés a été fixée à un capuchon en polycarbonate contenant une antenne réceptrice raccordé à la LED. (c) de test de la qualité de contrôle des implants optogénétiques fonctionnant sans fil sur mesure lumineux tout en se tenant sur le générateur de champ alimenté. (d) souris avec un implant de optogenetic sans fil alimenté par voie sous-cutanée, l’activité peut être observée à travers la peau. (e) générateur de champ.
Un seuil défini de courant (par exemple, la méditation) déclenchait la LED et illuminait les cellules dans le compartiment de l’appareil. Comme lorsque vous appliquez la lumière d’une lampe de poche à travers votre main, les chercheurs savaient que la LED était allumée ou éteinte parce qu’ils pouvaient distinguer sa lumière à travers la peau de la souris (d dans l’image ci-dessus).
Les cellules ont été modifiées pour exprimer spécifiquement une protéine humaine appelée SEAP, chaque fois que la diode était activée, pour ensuite être diffusée à travers une membrane et dans la circulation sanguine de la souris. Les chercheurs ont alors pu déterminer que les niveaux de SEAP dans le sang des souris se sont modifiés en fonction des changements d’état mental des personnes impliquées.
Il est important de noter que les cellules modifiées à partir de cellules normales sont confinées et isolées dans le petit compartiment de culture du dispositif. Elles ne sont jamais réellement entrées en contact avec d’autres cellules dans le corps. A ce jour, les procédés optogénétiques s’appuient sur l’injection de cellules génétiquement modifiées dans des tissus corporels ou (dans le cas de la souris) sur la modification génétique d’organismes entiers. Aucune de ces méthodes n’est adaptée à des fins thérapeutiques dans le monde réel. Il sera intéressant de déterminer combien de temps restent viables les cellules de ces dispositifs une fois implantés et la facilité avec laquelle ce système peut être utilisé chez l’humain.
L’étude publiée dans Nature Communications : Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant.
