הטבע הוא לרוב המודל הטוב ביותר למדע. במשך כמעט מאה שנה, מדענים מנסים ליצור מחדש את היכולת של כמה יונקים וציפורים לשרוד תנאים סביבתיים קיצוניים לתקופות קצרות או מורחבות על ידי כניסה לטפל, כאשר טמפרטורת גופם וקצב חילוף החומרים שלהם יורדים, ומאפשרים להם לשמר אנרגיה וחום.
הונג צ'ן, פרופסור להנדסה ביו-רפואית, בהשראה מהטבע, בבית הספר להנדסה של מקקלווי ובנוירוכירורגיה ברפואת וושו, וצוות בין-תחומי גרם למצב דמוי טבילה הפיך בעכברים על ידי שימוש באולטרסאונד ממוקד כדי לעורר את האזור הפרה-אופטי של המוח, מה שמסייע לווגט את חילופי הגוף. בנוסף לעכבר, שבאופן טבעי נכנס לטורב, חן וצוותה גרמו לטפל בחולדה, שאינה עושה זאת. הממצאים שלהם, שפורסמו בשנת 2023 ב מטבוליזם טבעהראתה את השיטה הראשונה הלא פולשנית והבטוחה לעורר מצב דמוי טפל על ידי מיקוד למערכת העצבים המרכזית.
כעת, הצוות נמצא במרדף אחר תרגום נגרם, או סינטטי, לטרוף לפתרונות פוטנציאליים לבני אדם, למשל כאשר יש מופחתת זרימת הדם לרקמות או לאיברים, לשמירה על איברים להשתלה או להגן מפני קרינה במהלך נסיעה בחלל.
התערבויות רפואיות קונבנציונאליות מתמקדות בהגדלת אספקת האנרגיה, כמו שחזור זרימת הדם למוח לאחר שבץ מוחי. טפל סינתטי מבקש לעשות את ההפך על ידי הפחתת הביקוש לאנרגיה.
צ'ן אמר כי "היכולת של טורף סינטטי להסדיר מטבוליזם של גוף שלם מבטיחה להפוך את הרפואה על ידי הצעת אסטרטגיות חדשות להתערבויות רפואיות." מטבוליזם טבע 31 ביולי.
טורפל סינטטי שימש בהצלחה במודלים פרה -קליניים עם תרופות ומיקוד מיוחד של המעגל העצבי, אך ישנם אתגרים להתאמת שיטות אלה לבני אדם. ניסויים אנושיים קודמים עם מימן גופרתי הופסקו מוקדם בגלל חששות בטיחותיים.
"האתגרים שלנו כוללים התגברות על הבדלים מטבוליים בין בעלי חיים ובני אדם, בחירת המינון הנכון של תרופות ויצירת דרכים לאפשר מצב דמוי טורבל הפיך", אמר וונבו וו, סטודנטית להנדסה ביו-רפואית במעבדה של צ'ן, והמחבר הראשון של העיתון של אפקטיביס, שיתוף פעולה בין דינמיקה של צ'ן, לבין סאנאגאווה, ממרכז הביוסיה. "שיתוף פעולה בין מדענים, קלינאים ומוסר יהיה קריטי לפיתוח פתרונות בטוחים, יעילים וניתנים להרחבה עבור טורפל סינטטי כדי להפוך לפיתרון מעשי ברפואה."
הצוות של חן, כולל Yaoheng (Mack) יאנג, שהיה מקורב למחקר פוסט -דוקטורט במעבדה שלה וכעת הוא עוזר פרופסור להנדסה ביו -רפואית באוניברסיטת דרום קליפורניה, כיוון את המעגל העצבי עם פיתרון הנגרם שלהם בעכברים. הם יצרו מתמר אולטראסאונד לביש כדי לעורר את הנוירונים באזור ההיפותלמוס הפרופטי. כאשר הם מעוררים, העכברים הראו ירידה בטמפרטורת הגוף של כ -3 מעלות צלזיוס למשך כשעה. בנוסף, חילוף החומרים של העכברים הראה שינוי מהשימוש בשני הפחמימות והן בשומן לאנרגיה לשומן בלבד, תכונה מרכזית של טפלור, וקצב הלב שלהם נפל בכ- 47%, והכל בזמן בטמפרטורת החדר.
אולטרסאונד הוא מודליות האנרגיה הלא פולשנית היחידה המסוגלת לחדור בבטחה את הגולגולת ולמקד בדיוק למבני מוח עמוקים. בעוד שנוירומודולציה של אולטראסאונד חסרת ספציפיות מסוג תאים בהשוואה לנוירו-מודולציה מבוססת גנטית, היא מספקת אלטרנטיבה לא פולשנית להשראת טורבל סינטטי ללא צורך בשינויים גנטיים. "
הונג צ'ן, פרופסור להנדסה ביו -רפואית, בית הספר להנדסה מקקלווי ונוירוכירורגיה, רפואת וושו
חן וצוותה מצביעים על כך ש- TORPOR סינטטי מציע אסטרטגיה טיפולית מבטיחה עם יישומים נוספים, כולל עיכוב צמיחת הגידול והתפתחות פוטנציאלית של טיפולים חדשים למחלות הקשורות לחלבון טאו, כמו מחלת אלצהיימר. עם זאת, נותר הרבה לא ידוע כיצד אזורי המוח, איברים היקפיים ומסלולי תאים מתאמים דיכוי מטבולי ועוררות. החוקרים צריכים גם לחקור את הסיכונים לטווח הארוך ותופעות הלוואי הפוטנציאליות ולקרוא למחקרים פרה-קליניים יותר וחידושים טכנולוגיים שיאפשרו גישה כפולה, שתכלול אפנון מעגלים עצביים הקשורים להיפומטבוליזם ולהשפיע על נתיבים מטבוליים היקפיים באמצעות התערבויות מערכתיות, כגון תרופות או נוירומודולציה הנוירומודולציה היקפית.
"טורב סינטטי הוא כבר לא סתם מושג תיאורטי – זהו תחום מתפתח עם פוטנציאל להגדיר מחדש את הרפואה", אמר צ'ן. "גישור בין מדעי המוח, הנדסה ביולוגית ורפואה תרגומית יהיה המפתח להתגברות על האתגרים הנוכחיים ולקידום הטפל של הסינטטי כלפי יישומים בעולם האמיתי. טורבל סינטטי יכול לעבור מסקרנות מדעית למציאות אנושית באמצעות שיתופי פעולה בין-תחומיים."
