【熬夜的人有福了】植入體內晶片,自行調節睡眠週期

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一名英兵正在睡覺。 圖片來源:Marco Di Lauro/Getty Images

今年 5 月,美國國防高級研究計劃局(DARPA)與西北大學和萊斯大學等多間學府,簽訂為期 4 年半的合約,共同研發「植入式活體藥房」,以植入人體的晶片,直接於體內製藥,實現人體與生物電腦工程結合的奇蹟。

研究現時針對緩解時差症狀。2019 年一項研究發現,任何工種的輪班員工,也較常出現​​晝夜節律紊亂,更易患上代謝症候群與心血管症病。植入式活體藥房包括晶片和臂章 2 個裝置:晶片上有 LED 燈,上面塗了一層由實驗室合成和量產的人體細胞,並內置感溫、短程無線發射和光電探測功能;經臂章接收手機應用程式發出的指令。

假設一名士兵將到達另一時區,可預先設定生理時鐘。只需用手機輸入識別碼、密鑰和行程,臂章上的訊號收發器便會以短距離無線通訊,開啟晶片上的 LED 燈,刺激合成細胞產生 2 種特定化合物,並直接釋放到血液,例如流向大腦內負責調節生理時鐘的視交叉上核(SCN) —— 而不論任何目標位置,生物分子的流動也會改變生理時鐘。

合成細胞的細胞膜,將由新型的生物材料造成,並與宿主的免疫系統隔離,只讓營養和氧氣進入,排出化合物。一旦發生任何問題,用戶可吞下一顆只殺死晶片內細胞的藥丸,而不影響身體其他的部分。

參與研究的電腦工程師 Josiah Hester,曾開發出無需電池也能永久運作的 Game Boy,現時正專注解決遙控生物晶片的安全問題。例如用戶必須確認以手機應用程式發出的任何指令;數據只儲存於訊號收發器,並不傳送到雲端;還可能於臂章設定一個關閉按鈕,在任何情況下,用戶只要關閉並取下臂章,晶片將立即失效。

牛津大學睡眠和晝夜神經科學研究所負責人 Russell Foster,對研究表示支持,強調此晶片最大的好處,是在精確時間自行釋放藥物,尤其有助改善弱勢社群患者的生活。假如技術研究成功,應用範圍將可能更廣,例如患有一型糖尿病的兒童,無需每日再注射胰島素或定時領取藥物;甚或用於增強人類表現,例如讓運動員於比賽前,透過細胞編程產生腎上腺素。

儘管研究尚在「概念驗證」的開發階段,但也引發不少疑慮,如怎樣權衡數據儲存、傳輸和植入晶片自製藥物等,可能帶來的健康影響?如何決定甚麼時候讓公眾應用此技術?當中需符合哪些醫療條件?健康人士會否為省卻領取和服用藥物的麻煩而植入晶片?

項目首席研究員 Jonathan Rivnay,最擔心公眾將科幻小說與科學研究混為一談:「許多巨大的進步正在發生,卻並未有效地傳達給公眾,人們總會立即聯想到一些電影情節,並建立錯誤觀念。」

負責晶片開發的項目經理 Paul Sheehan 表示,在美國食品藥物管理局(FDA)批准前,該晶片將經過幾輪測試,但他不願推測其將來的用途:「無論任何技術,都很難看到它的去向。我們正專注眼前的問題。」

生物工程師 Omid Veiseh:「這是難得的機會,以一種好的方式侵入人體,提出未來的療法,如果我們做到這點,將開啟更多可能性。」