Zdolność do czasowego spowolnienia metabolizmu i obniżenia temperatury ciała – znana z natury jako letarg – od dekad fascynuje naukowców. Dotąd stan ten był zarezerwowany dla niektórych ssaków i ptaków, które dzięki niemu potrafią przetrwać ekstremalne warunki środowiskowe. Dziś ta biologiczna strategia przetrwania staje się inspiracją dla nowoczesnej medycyny. Najnowsze badania interdyscyplinarnego zespołu z Washington University w St. Louis przybliżają nas do momentu, w którym syntetyczny letarg stanie się narzędziem klinicznym – wspierając ochronę narządów, terapię chorób neurologicznych czy przyszłe misje kosmiczne.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak naukowcy z Washington University w St. Louis stworzyli syntetyczny letarg u myszy i szczurów.
- Czym różni się neuromodulacja ultradźwiękowa od wcześniejszych metod wywoływania letargu.
- Jakie są potencjalne zastosowania kliniczne syntetycznego odrętwienia w medycynie i poza nią.
- Jakie wyzwania stoją przed wdrożeniem tej technologii u ludzi.
Syntetyczny letarg zainspirowany naturą
Zespół kierowany przez prof. Hong Chen, ekspertkę w dziedzinie inżynierii biomedycznej i neurochirurgii, odtworzył stan przypominający naturalne odrętwienie u myszy i – co istotne – również u szczurów, które nie mają tej zdolności. Dzięki zastosowaniu precyzyjnej stymulacji ultradźwiękowej obszaru przedwzrokowego podwzgórza badaczom udało się czasowo obniżyć temperaturę ciała zwierząt o około 3°C i spowolnić ich tętno o niemal 47%.
Letarg trwał około godziny, a organizm gryzoni przeszedł z wykorzystywania mieszanych źródeł energii (cukrów i tłuszczów) do korzystania wyłącznie z tłuszczów – co stanowi metaboliczny znak rozpoznawczy tego stanu.
Zdolność syntetycznego letargu do regulowania metabolizmu całego organizmu może zrewolucjonizować medycynę, oferując nowatorskie strategie interwencji medycznych – podkreśliła prof. Chen w artykule Perspectives w Nature Metabolism.
Ultradźwięki zamiast leków czy inżynierii genetycznej
Największą zaletą zaproponowanej metody jest jej nieinwazyjność. Ultradźwięki to jedyne znane źródło energii, które bezpiecznie penetruje czaszkę i może precyzyjnie stymulować głębokie struktury mózgu. W przeciwieństwie do neuromodulacji genetycznej, która wymaga modyfikacji komórek, stymulacja ultradźwiękowa nie narusza integralności biologicznej organizmu.
To ogromny krok naprzód, zwłaszcza że wcześniejsze próby farmakologicznego wywoływania letargu, m.in. z wykorzystaniem siarkowodoru, budziły poważne wątpliwości dotyczące bezpieczeństwa i były przerywane na etapie badań.
Nasze wyzwania obejmują przezwyciężenie różnic metabolicznych u zwierząt i ludzi, dobór odpowiedniej dawki leku i opracowanie sposobów umożliwiających wprowadzenie w stan odrętwienia – wskazał Wenbo Wu, pierwszy autor publikacji i doktorant inżynierii biomedycznej.
Potencjalne zastosowania w medycynie i nie tylko
Syntetyczny letarg może znaleźć szerokie zastosowanie w przyszłości, zarówno w sytuacjach klinicznych, jak i ekstremalnych środowiskach. Naukowcy wymieniają kilka najbardziej obiecujących kierunków:
- Ochrona narządów przed niedokrwieniem, np. podczas udaru mózgu lub operacji kardiochirurgicznych;
- Zachowanie narządów do przeszczepów, dzięki spowolnieniu procesów metabolicznych;
- Ochrona przed promieniowaniem i stresorem metabolicznym w trakcie lotów kosmicznych;
- Spowalnianie wzrostu guzów lub terapie neurodegeneracyjne, np. w chorobie Alzheimera, poprzez wpływ na białka tau.
Wszystkie te potencjalne ścieżki wymagają jednak jeszcze intensywnych badań przedklinicznych.
Syntetyczny letarg nie jest już tylko koncepcją teoretyczną – to rozwijająca się dziedzina, która ma potencjał, by na nowo zdefiniować medycynę – podkreśliła prof. Hong Chen.
Wyzwania: od modeli zwierzęcych do pacjentów
Mimo obiecujących wyników, droga do praktycznego wdrożenia syntetycznego letargu w medycynie jest wciąż długa. Główne bariery to:
- różnice w metabolizmie między ludźmi a zwierzętami,
- brak wiedzy o długoterminowych skutkach neuromodulacji,
- konieczność opracowania uniwersalnych i skalowalnych protokołów,
- wyzwania etyczne i regulacyjne, wymagające współpracy badaczy, lekarzy i bioetyków.
Zespół Chen proponuje podejście dwutorowe: z jednej strony skupienie na precyzyjnej neuromodulacji obwodów mózgowych, z drugiej – opracowanie leków i technologii wpływających na metabolizm całego organizmu.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Prof. Hong Chen i zespół wywołali syntetyczny letarg u myszy i szczurów, stosując nieinwazyjną stymulację ultradźwiękową podwzgórza, co skutkowało spadkiem temperatury ciała, tętna i zmniejszeniem tempa metabolizmu.
- Metoda oparta na ultradźwiękach stanowi przełom w neuromodulacji – pozwala na bezpieczne i precyzyjne oddziaływanie na głębokie struktury mózgu bez ingerencji genetycznej.
- Syntetyczny letarg może znaleźć zastosowanie w ochronie narządów, transplantologii, terapii neurologicznej oraz jako strategia przetrwania podczas misji kosmicznych.
- Wdrożenie tej technologii u ludzi wymaga dalszych badań nad bezpieczeństwem, długofalowymi skutkami, optymalizacją dawek i odpowiednią modulacją metaboliczną.
Źródło:
- Washington University in St. Louis
- Nature Metabolism
