神经紧张也可调节
生物电子装置（或电子药物）是一种植入设备，可利用电脉冲来刺激神经系统，从而预防或治疗严重的慢性疾病。
它们由直接附着在神经上的微型电极组成，这些电极通过电线连接到可刺激神经活动的脉冲发生器。这被称为神经调节。脉冲发生器以及数据处理和数据存储单元被安装到一个约为手表大小的盒子内。这个盒子植于乳房区域的皮肤下，在那里控制神经脉冲并监测神经活动。
简单的非反馈“开环”装置已被用于治疗帕金森病、抑郁症、癫痫和其他疾病。这些装置使用一致的、预先编程的神经刺激来作用大脑或周围神经的目标区域。然而，最先进的全新“闭环”生物电子装置正在开发中，它们可根据病理性神经活动的检测来调整治疗。相比“开环”系统，这些装置可提供更精确的个性化治疗。
最近，一位女士使用实验性的闭环植入物成功治好了其抑郁症 [2]。这些生物电子装置的治疗潜力远远超出了精神和神经疾病。通过开发针对周围神经（及大脑）的特定区域的生物电子装置，可将这一方法扩展到多种复杂和常见的疾病。
“带有简单双通道电极的生物电子装置已经上市。”我们的生物电子装置负责人 Robert Spoelgen 表示，“但这些装置只提供预定的电脉冲，无法监测神经活动或对反馈作出反应。我们的目标是开发具有多个通道的更复杂的生物电子装置，以便瞄准精确的神经子区域。首先记录神经活动，以找到与某些疾病相关的神经生理区域，然后仅精确刺激该子神经段。”
您知道么？
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65%
的慢性炎症疾病患者对治疗反应不足 [1]
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12
是我们的全新生物电子装置上的电极数量
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≈5cm
是生物电子装置的植入脉冲发生器的直径
让神经系统恢复平衡
生物电子装置拥有刺激任何神经的潜力，但我们关注的是迷走神经。这条主要的神经从大脑后部经过颈部和胸部一直延伸到腹部，将大量的信号从内脏器官传递到大脑，反之亦然。
迷走神经参与称之为“炎症反射”的生物反馈回路 [3-5]。在这个反馈过程中，迷走神经感觉到炎症分子的存在，然后向大脑发出信号，以通过脾脏产生的免疫细胞调节炎症分子的产生。换句话说，它被认为在调节体内炎症方面起着关键作用。这一点很重要，因为研究表明，慢性炎症与心脏病、糖尿病和多发性硬化症等疾病有关。
“迷走神经涉及到许多疾病和不适，但我们最初的目标是关注它在慢性炎症中的作用，看看我们能否开发生物电子装置，精确地抑制引起症状和疼痛的慢性炎症。”
类风湿性关节炎的早期临床和初步研究表明，使用简单的生物电子装置来刺激迷走神经可为治疗此类疾病的患者提供一种令人兴奋的新方法。结果表明，使用这些装置不仅可降低关键促炎分子的水平，还可改善患者报告的疼痛和活动能力 [5]。
战胜神经调节挑战
针对迷走神经并用于抑郁症或癫痫的已批准设备仅可帮助一部分患者，其中电脉冲会偶然击中神经中的右侧纤维，一个很小的脉冲就足以产生效果。
“问题在于，您无法使用较大的电流，否则这会影响迷走神经的各种功能。您可能会出现心肺功能失调，导致危及生命的情况。常见的副作用包括呼吸短促、声音嘶哑、变声、恶心、腹泻以及皮肤的灼热或刺痛感。”Spoelgen 表示。
但我们希望的是，我们最新的多通道电子药物将准确地确定慢性炎症的调节点。Spoelgen 表示：“如果系统地研究神经的所有功能，您将有一个极好的机会，以一种更有效、更有针对性的方式帮助患者，以及通过单一类型的治疗帮助许多不同的患者。”
利用数据
生物电子装置的另一个优势是使用这些装置能够了解病情，这是药物治疗无法做到的。“我们将要开发的是一种包括一个或多个传感器的设备和系统。当我们将其与来自神经本身的信号结合起来时，就可很清楚地了解施用患者的疾病。”Spoelgen 解释道。
多年来从这些患者那里获取此类真实数据，可让医生更好地了解个别疾病的情况，并针对每个患者相应地调整设备的治疗方案。这不仅可让医生长期了解患者的病情，而且还有机会实时收集对疾病进展的更深入的见解，并在未来实现改进和个性化的疾病治疗。
“对于疾病有规律发作的患者，使用这些设备，您可能会在症状发生恶化的前几天就看到这种迹象。然后，您就可让患者来诊室了。”同样地，如果患者情况良好，所有不同的传感器都表明疾病得到了很好的控制，他们的医生就可知道患者当月不需要来诊室，从而节省了患者的时间和医疗资源。
谁能从这些生物电子装置中受益？
对于大约三分之二的慢性炎症疾病患者，目前还没有足够的治疗方法来控制他们的症状。
“我们正在谈论的是一群患有此类严重疾病的患者，他们必须呆在家里。他们不再参与工作或社交生活。”Spoelgen 解释说。
他补充道：“这些患者中有许多是年轻女性，她们往往不能服用可用的药物，因为她们仍然想怀孕。我们希望利用生物电子装置的创新来满足这些严重疾病患者的这一非常重要的需求。”
合作伙伴提供的优异电脉冲
为了推动这些创新设备向前发展，我们正在通过创新团队和医疗保健部门之间的内部合作，在我们现有能力的基础上开创新的治疗方法。此外，我们正在与专业的外部合作伙伴密切合作，推动生物电子装置领域的发展。
我们合作开发的第一款生物电子装置将是为患有严重慢性炎症疾病的患者设计的，这些患者对抗炎药物治疗的黄金标准没有反应。
2021 年，我们宣布了两个新的联盟。第一个是与初创公司 Neuroloop 德国 B. Braun 的子公司）合作，我们将进一步开发其多通道电极平台，使之成为刺激迷走神经的选择性神经刺激生物电子装置 [6]。第二个是与 Innervia Bioelectronics（西班牙巴塞罗那 Inbrain Neuronetronics 的子公司）合作，通过探索在一系列治疗领域基于石墨烯的生物电子迷走神经疗法的应用，为此提供补充 [7]。石墨烯是一种二维材料，可对神经的特定区域进行精确的信号编码，同时还可降低设备的功耗——随着这些设备进一步小型化，这将是一个重要的考虑因素。
“据我们目前所知，我们相信有潜力实现与这些严重疾病的黄金标准药物治疗相媲美的疗效。”Spoelgen 表示， “如果是这样的话，我们还可实现避免与现有药物相关的副作用的目标，除此之外，我们还可实现远程患者监测或其他相符病情的治疗。”
我们的生物电子装置发展表明创新是如何真正由数据驱动的，以及我们如何在这一突破性领域取得进展，以改善患者的生活。
“将所有这些不同的学科——工程师、医生、数据科学家、药理学家和监管专家——聚集在一起研究这些设备，是一件令人兴奋的事情。”Spoelgen 表示，“我认为重要的是要明白，这些设备肯定会投放市场。它们将与传统药物一起提供，让我们了解远程患者监测、个性化医疗和移动医疗保健设备将如何改变未来的医疗格局。当然，我们希望自己最终能为患者取得成功，但在此过程中我们也会学到很多东西。”
我们的承诺
2012 年，联合国制定了 17 个可持续发展目标 (SDG)，以应对全球面临的环境、政治和经济方面的迫切挑战。3 年后，所有成员国都采纳了这些目标。 我们承诺，我们的工作将有助于实现这些宏伟的目标。我们研究的生物电子装置针对的是“目标 3：良好健康与福祉；目标 3.4：到 2030 年，将非传染性疾病导致的死亡人数减少 1/3。”我们正在开发通过刺激神经活动起作用的生物电子疗法。通过记录神经信号，然后瞄准与疾病有关的精确子区域，我们可开发副作用较少的治疗方法，并远程监测患者以更好地管理他们的治疗。
深入了解参考文献
[1] Bystrom J, Clanchy FI, Taher TE, et al. Response to Treatment with TNFα Inhibitors in Rheumatoid Arthritis Is Associated with High Levels of GM-CSF and GM-CSF+ T Lymphocytes. Clin Rev Allergy Immunol. 2017;53(2):265-276. doi:10.1007/s12016-017-8610-y
[2] Scangos, K.W., Khambhati, A.N., Daly, P.M. et al. Closed-loop neuromodulation in an individual with treatment-resistant depression. Nat Med (2021). https://doi.org/10.1038/s41591-021-01480-w
[3] Borovikova, L. V. et al. Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin. Nature 405, 458–462 (2000);
[4] Zanos, T. P. et al. Identification of cytokine-specific sensory neural signals by decoding murine vagus nerve activity. Proceedings of the National Academy of Sciences 115, E4843–E4852 (2018)
[5] Kressel, A. M. et al. Identification of a brainstem locus that inhibits tumor necrosis factor. Proceedings of the National Academy of Sciences 117, 29803–29810 (2020).
[6] https://www.merckgroup.com/en/news/bioelectronics-bbraun-neuroloop-29-06-2021.html
[7] https://www.merckgroup.com/en/news/bioelectronics-inbrain-08-07-2021.html
