Pengobatan Bioelektronik: Hacking Nervous System Signals untuk Manfaat Terapi

Read Also

Pengobatan bioelektrik melibatkan penggunaan perangkat implan yang menstimulasi saraf yang ditargetkan dalam jalur sinyal alami untuk mencapai efek terapeutik.[1]

Neuromodulasi dapat membantu mengatasi kebutuhan beberapa penyakit yang tidak terpenuhi, termasuk gagal jantung, hipertensi, peradangan, asma, radang sendi, penyakit Alzheimer, dan diabetes.[1] Ada juga pendekatan baru yang bertujuan untuk mengintervensi sinyal saraf yang terlibat dengan perkembangan kanker. Secara keseluruhan, jenis terapi ini berpotensi menimbulkan kondisi kesehatan yang tidak dapat ditangani dengan baik oleh pengobatan farmasi konvensional.1

Ilmu kedokteran bioelektronik

Dengan adanya banyak jalur sinyal dalam sistem saraf, efek yang ditargetkan melalui intervensi terapeutik, seperti pengobatan bioelektronik, dapat menjadi cara yang signifikan untuk mengatasi disfungsionalitas dalam tubuh.1

Pendekatan inovatif ini memanfaatkan bioelektrik sebagai unit dasar komunikasi di dalam tubuh, dengan sinyal bioelektrik berjalan melalui sistem saraf untuk membawa pesan penting yang pada akhirnya mengontrol fungsi organ.1 Sinyal elektronik terdiri dari informasi yang dapat direkam dan digabungkan dengan terapi digital saraf, yang kemudian dapat digunakan untuk mencapai efek terapeutik yang terkontrol.1

Pendekatan terapi saraf sudah ada dalam praktik klinis untuk berbagai kondisi kesehatan berbeda yang berkaitan dengan sistem kardiovaskular dan neurologis, serta gangguan inflamasi.1 Pendekatan ini bertujuan untuk menargetkan sistem saraf pusat (SSP), termasuk otak dan tulang belakang, atau sistem saraf tepi (PNS), yang mencakup saraf yang mengkomunikasikan pesan dari otak ke organ.1

Aplikasi terapeutik bioelektronik

Ada banyak penyakit dan kondisi yang dapat menjadi sasaran terapi bioelektronik. Contohnya termasuk elektroda implan yang menargetkan SSP untuk pengobatan gangguan traumatis dan neurodegeneratif yang dikenal sebagai stimulasi otak dalam (DBS), yang pertama kali mendapat persetujuan dari Badan Pengawas Obat dan Makanan (FDA) pada tahun 1997 untuk tremor esensial pada penyakit Parkinson. DBS juga dapat digunakan untuk mengatasi nyeri, gangguan obsesif-kompulsif, sindrom Tourette, penyakit Alzheimer, dan depresi berat.1

Target lainnya adalah sumsum tulang belakang, misalnya untuk meredakan nyeri kronis.[1] FDA menyetujui sistem stimulasi sumsum tulang belakang oleh Nevro Corporation pada tahun 2018, yang menerapkan aliran listrik ke sumsum tulang belakang melalui generator bertenaga baterai yang ditanamkan di bawah kulit untuk meredakan nyeri kronis.1,2

Sistem ini bekerja berdasarkan sinyal radio yang diterima oleh generator sinyal yang ditanamkan dari remote control; sinyal tersebut kemudian berkomunikasi dengan generator sinyal untuk mengirimkan sinyal yang sesuai ke sumsum tulang belakang pada waktu yang tepat.2 Remote control, yang merupakan perangkat eksternal yang dioperasikan dengan baterai, dapat dikontrol oleh pasien atau penyedia layanan kesehatan.2

Sistem ini dapat digunakan untuk mengatasi nyeri kronis, termasuk nyeri satu sisi atau dua sisi yang berhubungan dengan berbagai situasi, termasuk sindrom operasi punggung yang gagal, nyeri punggung bawah kronis, nyeri kaki, nyeri kerusakan saraf akibat diabetes, dan nyeri punggung yang sulit disembuhkan. nyeri ketika pasien tidak cocok untuk operasi punggung.2

Karena nyeri kronis, termasuk nyeri punggung bawah dan kaki, menjadi penyebab utama kecacatan di seluruh dunia, penggunaan pendekatan inovatif untuk mengatasi nyeri mungkin menjadi hal yang penting.3 Menariknya, sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Scientific Reports pada tahun 2018 mengumpulkan data dari dua uji coba prospektif. tentang stimulasi sumsum tulang belakang (SCS) 10 kHz pada pasien dengan nyeri punggung bawah kronis atau nyeri kaki dan menyelidiki analisis post-hoc mengenai variasi dosis opioid 12 bulan setelah pengobatan SCS.3

Analisis penelitian menyimpulkan bahwa teknologi terapeutik ini memberikan bukti penggunaannya sebagai alternatif non-farmasi terhadap pengobatan opioid.[3] SCS juga dapat digunakan sebagai terapi tambahan untuk memfasilitasi pengurangan dosis saat menggunakan opioid untuk mengurangi rasa sakit yang signifikan.3

Kemajuan teknologi bioelektronik

Pasar obat bioelektronik diperkirakan akan tumbuh dari $20 menjadi $60 miliar pada tahun 2029, dengan neuromodulasi yang bertujuan untuk menyediakan pengobatan bagi berbagai penyakit yang kebutuhannya belum terpenuhi.4 Dengan menyelidiki sinyal bioelektrik yang dikumpulkan dari tubuh, kanker ganas dapat diidentifikasi lebih cepat dan diobati. berhasil.4

Penginderaan aktivitas listrik terdiri dari penggunaan bioelektrik untuk aplikasi diagnostik dan prognostik, yang melibatkan medan listrik untuk merangsang perubahan morfologi.4 Pengobatan bioelektronik memberikan alternatif yang lebih alami terhadap kemoterapi dan pembedahan dengan tingkat risiko yang lebih rendah.4

Selain itu, kanker pankreas, lambung, kulit, dan tumor otak ganas telah dikaitkan dengan disfungsi sinyal otak, yang memungkinkan teknologi terapi baru berpotensi memberikan solusi inovatif.4

Kemajuan dalam bidang kedokteran bioelektronik mungkin menjanjikan untuk mengatasi tantangan dalam pengobatan konvensional dan menyediakan pengobatan yang lebih personal.5 Uji klinis baru-baru ini menunjukkan bahwa ada kemungkinan untuk menargetkan 'refleks inflamasi', yang mencakup peran penting saraf vagus dalam mempertahankan homeostasis imunologis.5 Hal ini penting karena menunjukkan potensi pengembangan perangkat terapeutik yang dapat merekam dan memodulasi sinyal saraf dalam sirkuit refleks pengatur peradangan.5

Tantangan dan pertimbangan etis

Salah satu tantangan untuk mengembangkan terapi bioelektronik mencakup optimalisasi konfigurasi hibrid pada elektroda dan perangkat, serta dalam proses miniaturisasi.6 Penelitian pemrosesan polimer sebagai pendekatan inti untuk mengembangkan perangkat fleksibel dan implan mungkin merupakan pendekatan inovatif untuk bioelektronik. perangkat.6

Selain itu, ada juga berbagai pertimbangan etis terkait pengobatan bioelektronik, termasuk persetujuan berdasarkan informasi, etika penelitian, serta implikasi etis dari modifikasi otak, yang dapat memengaruhi otonomi dan kehendak bebas, serta berdampak pada pikiran.7 Kelembagaan dewan peninjau memainkan peran penting dalam mengatasi masalah etika dan keselamatan untuk memfasilitasi peraturan dan standar pendidikan yang sesuai.7

Mengintegrasikan bioelektronik dalam perawatan kesehatan

Pemahaman mekanistik terhadap sistem saraf pusat untuk kondisi kesehatan sangat penting dalam pengobatan bioelektronik, dengan modulasi fungsi otak yang dieksploitasi dalam penyakit neurologis seperti penyakit Parkinson dan penyakit Alzheimer.6

Perangkat bioelektronik memiliki potensi untuk digunakan dalam skenario layanan kesehatan di masa depan, dengan perangkat yang tersedia telah digunakan secara klinis dan eksplorasi untuk pengobatan gangguan neurodegeneratif, termasuk DBS dan stimulasi magnetik transkranial.6

Dengan berkembangnya teknologi bioelektronik yang diteliti untuk berbagai kondisi kesehatan, termasuk peran sistem saraf pada obesitas dan diabetes, para profesional kesehatan mungkin harus bersiap menghadapi kemajuan signifikan dalam teknologi diabetes, seperti pemantauan glukosa berkelanjutan secara real-time.6

Kesimpulan

Secara keseluruhan, mungkin terdapat implikasi dan perbaikan yang signifikan seiring dengan kemajuan pengobatan bioelektronik dan munculnya perangkat bioelektronik, yang berpotensi membantu dalam berbagai bidang interdisipliner. Dengan adanya beberapa perangkat yang disetujui FDA dalam praktik klinis, teknologi terapeutik dapat menjadi jalan menuju pengobatan baru untuk penyakit yang belum dapat disembuhkan, termasuk gangguan neurodegeneratif, serta kondisi kesehatan lainnya.1

References

Lee SK, Jeakins GS, Tukiainen A, Hewage E, Armitage OE. Next-generation Bioelectric Medicine: Harnessing the therapeutic potential of neural implants. Bioelectricity. 2020;2(4):321-327. doi:10.1089/bioe.2020.0044

Center for Devices and Radiological Health. Senza spinal cord stimulation (SCS) system – P130022/S042. U.S. Food and Drug Administration. Accessed December 29, 2023. https://www.fda.gov/medical-devices/recently-approved-devices/senza-spinal-cord-stimulation-scs-system-p130022s042.

Al-Kaisy A, Van Buyten J-P, Carganillo R, et al. 10 khz SCS therapy for chronic pain, effects on opioid usage: Post hoc analysis of data from two prospective studies. Scientific Reports. 2019;9(1). doi:10.1038/s41598-019-47792-3

Singh AK, Awasthi R, Malviya R. Bioelectronic medicines: Therapeutic potential and advancements in next-generation cancer therapy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer. 2022;1877(6):188808. doi:10.1016/j.bbcan.2022.188808

Olofsson PS, Tracey KJ. Bioelectronic Medicine: Technology targeting molecular mechanisms for therapy. Journal of Internal Medicine. 2017;282(1):3-4. doi:10.1111/joim.12624

Pavlov VA, Tracey KJ. Bioelectronic Medicine: Updates, challenges and paths forward. Bioelectronic Medicine. 2019;5(1). doi:10.1186/s42234-019-0018-y

Packer S, Mercado N, Haridat A. Bioelectronic medicine—ethical concerns. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2018;9(10). doi:10.1101/cshperspect.a034363