ポリーナ・アニケエワ

ポリナ・オレゴヴナ・アニケエワ
2016年のアニケエワ
生まれる	1982年（41～42歳） レニングラード、ソビエト連邦
母校	マサチューセッツ工科大学 サンクト ペテルブルク国立工科大学
受賞歴	国立科学財団キャリア賞（2013）
科学者としてのキャリア
フィールド	バイオエレクトロニクス[1]
機関	マサチューセッツ工科大学
論文	有機材料とナノ粒子に基づく発光デバイスの物理的特性と設計 （2009）
博士課程の指導教員	ウラジミール・ブロヴィッチ[2]
その他の学術アドバイザー	カール・デイセロス
Webサイト	バイオエレクトロニクス

ポリーナ・オレゴヴナ・アニケエワ（1982年生まれ）は、ロシア生まれのアメリカの材料科学者で、マサチューセッツ工科大学（MIT）の材料科学・工学および脳・認知科学の教授です。 ^{[3] [1] [4]}また、MITのマクガバン脳研究所と電子工学研究所の教員も務めています。彼女の研究は、行動や神経疾患の根底にある分子および細胞基盤を研究するためのツールの開発に集中しています。彼女は、2018年にバイオメディカルサイエンスにおける創造的将来性に対してヴィルチェク財団賞、2020年にMITのマクヴィカー教員フェローシップを受賞し、2015年にはMITテクノロジーレビューの35歳未満のイノベーターに選ばれました。

アニケエワはロシアのサンクトペテルブルク（当時はソ連のレニングラード）で機械技術者の娘として生まれた。 ^{[5] 12歳で}物理技術高校に入学した。^[6]サンクトペテルブルク国立工科大学で生物物理学を学び、ロシア科学アカデミー高分子化合物研究所の高分子物理学者タチアナ・ビルシュタイン^[7]の指導の下で働いた。学部生時代には、ETHチューリッヒへの交換留学プログラムも修了し^[3]、核磁気共鳴分光法を使用してタンパク質の構造を分析することを学んだ。^[5]

2003年に卒業した後、アニケエワはロスアラモス国立研究所の物理化学部門で1年間働き、量子ドット（QD）をベースにした太陽電池を開発しました。^[8] 2004年に、彼女はMITの材料科学および工学博士課程に入学し、ウラジミール・ブロヴィッチの有機エレクトロニクス研究所に加わりました。^[2]大学院生の間、彼女は、可視スペクトル（460 nmから650 nm）にわたって調整可能な電界発光を備えたQD発光デバイスを生成する方法を報告した独創的な論文^[9]の主著者でした。彼女の博士研究はディスプレイ業界によって商品化され、最終的にサムスンの一部となったメーカーに買収されました。^[10]

アニケエバはスタンフォード大学に移り、カール・ダイセロスの神経科学研究室にポスドク研究員として任命され、そこで光刺激と脳回路の記録のための装置を作成した。^[11]ダイセロス研究室は、チャネルロドプシンなどの光感受性イオンチャネルを利用して神経活動を調節する技術であるオプトジェネティクスの先駆者であった。アニケエバは、神経活動を記録するために使用される電子モダリティであるテトロードと光導波路^[12]を組み合わせてオプトテトロードを作成する作業に取り組んだ。ダイセロスの研究室で、アニケエバは使用していた光ファイバープローブを改良する方法を見つけた。彼女のバージョンでは、複数の電極を組み込み、神経信号をよりよく捕捉できるようにした。^[13]これらの光電子デバイスは、導波路を介して送達された光によって引き起こされる電気活動を記録するために使用できる。^{[14] [15] [16]}

アニケエバは2011年にMITのAMAXキャリア開発助教授としてマサチューセッツ州ケンブリッジに戻った。 ^[17]アニケエバ研究室はBioelectronics@MITとも呼ばれ、神経系の研究と制御のためのツールを設計している。^{[18] [19]}ワイヤレス技術を追求することで、アニケエバのグループは磁場と注入されたナノ粒子を使用してマウスの脳内の細胞を活性化する技術を実証した。^[5]

アニケエワの研究は、より柔らかい材料で脳を探査しながら、いくつかの機能を1つのデバイスに統合することに重点を置いています。彼女の研究は、脳細胞を刺激するためのはるかに侵襲性の低い方法を作成することを中心にしています。彼女の研究室には、2つの主要な研究優先事項があります。1つ目は、もともと光ファイバーや繊維などの用途のために開発されたプロセスである熱描画技術を使用して、柔軟なポリマー、繊維ベースの神経インターフェースを作成することです。 ^{[14] [15] [20] [16]} 2015年に、アニケエワと同僚は、神経プローブとも呼ばれるこれらの柔軟な神経インターフェースを初めて報告し、神経系の慢性的な調査のために、光学、電子、およびマイクロ流体の様式を単一の埋め込み型デバイスに組み合わせることができることを実証しました。^[14]これらのファイバーは、オプトトロードの前身よりも高度でスケーラブルな技術です。それ以来、アニケエワと彼女の学生たちは、ニューロバイオニクス研究室^{[21]でカスタマイズ可能な、フォトレジスト[22]}やハイドロゲル^[23]などの材料を含む、より高度な神経インターフェースを開発してきました。

アニケエバの2番目の主な研究テーマは、磁場を使用して神経活動をワイヤレスで調整することです。減衰により生物組織への浸透深度が限られている光とは異なり、弱い交流磁場（AMF）は組織の導電性が低く、透磁率が無視できるため、生物組織との結合が最小限です。^{[24] 2015年、アニケエバと彼女の学生は、}サイエンス誌に発表された重要な論文^[25]で、磁性ナノ材料による磁気熱刺激がワイヤレスの深部脳刺激に使用できることを実証しました。その後、アニケエバ研究室のフォローアップ研究により、この概念が拡張され、機械感受性チャネルを刺激するようになりました。^{[26]アニケエバと彼女の同僚は、これらの磁性ナノ材料が、薬物送達、 [27]}ホルモン放出、^[28]酸感知イオンチャネルの刺激にも使用できることも示しました。^[24]

アニケエワの最近の研究は、脳と腸のインターフェースを研究し、脳と臓器のコミュニケーションに関する基礎神経科学を進歩させています。^[5]アニケエワの以前の研究は中枢神経系を中心に行われていましたが、現在は末梢神経系からのコミュニケーションを研究しています。

アニケエワは脳と神経系の間で交換される信号に特に興味をそそられ、当初は腸内の感覚細胞が神経伝達とホルモン放出を通じて脳と身体にどのように影響するかを理解することに焦点を当てていました。^[29]現在、アニケエワは身体と脳の双方向の相互作用を伴う相互コミュニケーションを重視しています。彼女のチームは、以前は中枢神経制御のみに起因すると考えられていた機能の調整と調査を続けています。^[29]

2023年5月、アニケエワはニューロバイオニクス研究所の共同設立者となり、科学顧問に就任した。^[30]彼女の最初の装置には、6つのタングステン微小電極、オプトジェネティクスとファイバー測光用の光学チャネル、および流体チャネルが含まれている。^[31]

2024年6月に開催されたBrainMind特別フォーラム「ニューロモジュレーション+BCI+AI」で、^[32]アニケエワ氏は、従来の鋭利な材料を脳の軟部組織に注入すると危険であると説明した。これに対処するため、アニケエワ氏のチームは、天然神経の柔軟性と信号伝達能力からインスピレーションを得ている。^[32]アニケエワ氏のチームはすでに、脳に挿入できる硬い繊維と、消化管に十分な強度を保ちながら、より繊細でゴムのような繊維を設計している。^[33]アニケエワ氏の最近の研究の多くは、脳と体の相互接続性を強調しており、多くの神経疾患には胃腸（GI）症状も伴うことを指摘している。しかし、これらの疾患に関する治療法の開発は、血液脳関門を越えて治療を施すことが難しいため、最近の課題となっている。^[34]アニケエワ氏の最近の磁気刺激に関する研究は、関門を完全に回避できる可能性を提起している。彼女の将来のプロジェクトは、消化器の健康とこれらの神経疾患との相互作用を調査することを目指している。^[33]

アニケエバは TEDx で講演し、自身の研究室で発明された技術や、より広範囲にわたる神経インターフェースについて議論しました。

• 「ブレイン・マシン・インターフェースの再考」TEDxCambridge（2015年）。^[35]彼女は神経補綴とブレイン・マシン・インターフェースに関する研究について語り、最小限の侵襲性の材料を通して脳の機械的複雑さに合わせるというアプローチを強調した。
• 「なぜ自分の脳をコンピューターにアップロードしてはいけないのか」TEDxCambridgeSalon（2018年）。^[36]彼女は人間の脳と人工知能の違いを説明し、両者の連携を提案した。

• 2013年国立科学財団キャリア賞^[37]
• 2013年全米工学アカデミー先端工学シンポジウム^[38]
• 2013年DARPA若手教員賞（YFA）^[18]
• 2013年サノフィバイオメディカルイノベーション賞^[39]
• 2014年ドレッセルハウス財団創立賞^[40]
• 2014年 MIT優秀学部研究（UROP）メンター^[41]
• 2015年ジュニア・ボーズ教育賞、MIT工学部^[42]
• 2015 MITテクノロジーレビュー35歳以下のトップイノベーター^[43]
• 2016年国立衛生研究所助成賞：脳深部構造の多部位非侵襲性磁気熱励起および抑制^[44]
• 2017 SPIE Women in Opticsプランナー^[7]
• 2018年バイオメディカルサイエンスにおける創造的可能性に対するヴィルチェク賞^[10]
• 2019年 MITx MOOCにおける教育と学習賞^[45]
• 2020年マーガレット・マクヴィカー教員フェローシップ^[46]
• 2021年国立衛生研究所所長パイオニア賞、脳と体の回路を調べるためのナノ磁気とウイルスのツールの融合^[47]

• Anikeeva, Polina O.; Halpert, Jonathan E.; Bawendi, Moungi G.; Bulović, Vladimir (2009). 「可視スペクトル全体にわたってエレクトロルミネセンスを調整可能な量子ドット発光デバイス」。Nano Letters . 9 (7): 2532–2536. Bibcode :2009NanoL...9.2532A. doi :10.1021/nl9002969. ISSN  1530-6984. PMID  19514711.
• Anikeeva, Polina; et al. (2012). 「オプテトロード: 自由に動くマウスの光遺伝学的制御のためのマルチチャンネル読み出し」Nature Neuroscience . 15 (1): 163–170. doi :10.1038/nn.2992. PMC  4164695. PMID  22138641 .
• Gunaydin, Lisa A.; Grosenick, Logan; Finkelstein, Joel C.; Kauvar, Isaac V.; Fenno, Lief E.; Adhikari, Avishek; Lammel, Stephan; Mirzabekov, Julie J.; Airan, Raag D.; Zalocusky, Kelly A.; Tye, Kay M.; Anikeeva, Polina; Malenka, Robert C.; Deisseroth, Karl (2014). 「社会的行動の根底にある自然な神経投射ダイナミクス」. Cell . 157 (7): 1535–1551. doi :10.1016/j.cell.2014.05.017. ISSN  0092-8674. PMC  4123133 . PMID  24949967.
• Canales, Andres; Jia, Xiaoting; Froriep, Ulrich P.; Koppes, Ryan A.; Tringides, Christina M.; Selvidge, Jennifer; Lu, Chi; Hou, Chong; Wei, Lei; Fink, Yoel; Anikeeva, Polina (2015). 「生体内での神経回路の光学的、電気的、化学的同時調査のための多機能ファイバー」。Nature Biotechnology . 33 (3): 277–284. doi :10.1038/nbt.3093. ISSN  1546-1696. PMID  25599177. S2CID  12319389.
• Chen, Ritchie; Romero, Gabriela; Christiansen, Michael G.; Mohr, Alan; Anikeeva, Polina (2015-03-27). 「ワイヤレス磁気熱深部脳刺激」. Science . 347 (6229): 1477–1480. Bibcode :2015Sci...347.1477C. doi :10.1126/science.1261821. hdl : 1721.1/96011 . ISSN  0036-8075. PMID  25765068. S2CID  43687881.