A kutatók kifejlesztettek egy génkapcsolót, amelyet a zöld LED-es fényű, kereskedelmi forgalomban kapható okosórák bocsátanak ki, és ez a megközelítés a cukorbetegség kezelésére használható a jövőben.

Számos modern fitneszkövető és okosóra integrált LED-ekkel rendelkezik. A kibocsátott zöld fény, akár folyamatos, akár pulzáló, áthatol a bőrön, és segítségével mérhető a viselője pulzusszáma fizikai aktivitás vagy nyugalom közben.

Ezek az órák rendkívül népszerűvé váltak. Egy kutatócsoport most szeretné kihasználni ezt a népszerűséget azáltal, hogy a LED-ek segítségével szabályozza a géneket és megváltoztatja a sejtek viselkedését a bőrön keresztül.

Martin Fussenegger, az ETH Zürich bioszisztéma-tudományi és mérnöki osztályának munkatársa elmagyarázza a vállalkozás kihívását: „Az emberi sejtekben egyetlen, természetesen előforduló molekuláris rendszer sem reagál a zöld fényre, ezért valami újat kellett építenünk.”

A kutatók végül kifejlesztettek egy molekuláris kapcsolót, amelyet beültetés után a zöld aktiválhat fény egy okosóra.

A kapcsoló egy génhálózathoz kapcsolódik, amelyet a kutatók emberi sejtekbe juttattak be. A prototípushoz szokás szerint HEK 293 cellákat használtak. Ennek a hálózatnak a konfigurációjától – más szóval a benne található génektől – függően képes előállítani inzulin vagy más anyagokat, amint a sejtek zöld fénynek vannak kitéve. A világítás kikapcsolása inaktiválja a kapcsolót és leállítja a folyamatot.

Mivel a szabványos okosóra szoftvert használták, a kutatóknak nem volt szükségük dedikált programok fejlesztésére. Teszteik során a futó alkalmazás elindításával felkapcsolták a zöld lámpát.

"A kész órák univerzális megoldást kínálnak a molekuláris kapcsoló átfordítására" - mondja Fussenegger. Az új modellek fényimpulzusokat bocsátanak ki, amelyek még jobban alkalmasak a génhálózat működésben tartására.

A molekuláris váltás azonban bonyolultabb. A sejtek membránjába molekulakomplexet integráltak, és egy összekötő elemhez kapcsolták, hasonlóan egy vasúti kocsi csatolásához. Amint zöld fényt bocsát ki, a sejtbe benyúló komponens levál, és a sejtmagba kerül, ahol kivált inzulintermelő gén. Amikor a zöld fény kialszik, a leválasztott darab újra összekapcsolódik a membránba ágyazott megfelelőjével.

A kutatók sertésbőrön és élő egereken is tesztelték rendszerüket úgy, hogy beültették beléjük a megfelelő sejteket, és egy okosórát felcsatoltak, mint egy hátizsákot. Az óra futó programját megnyitva a kutatók felkapcsolták a zöld lámpát, hogy aktiválják a kaszkádot.

„Ez az első alkalom, hogy ilyen típusú implantátumot a kereskedelemben kapható, intelligens elektronikus eszközökkel – hordható eszközökként ismertek –, mivel közvetlenül a bőrön viselnek” – mondja Fussenegger. A legtöbb óra zöld fényt bocsát ki, ami gyakorlati alapot jelent egy lehetséges alkalmazáshoz, mivel a felhasználóknak nem kell speciális eszközt vásárolniuk.

Fussenegger szerint azonban valószínűtlennek tűnik, hogy ez a technológia még legalább 10 évig bekerüljön a klinikai gyakorlatba. A prototípusban használt cellákat a felhasználó saját celláira kellene lecserélni. Ezenkívül a rendszernek át kell mennie a klinikai fázisokon, mielőtt jóváhagyható lenne, ami jelentős szabályozási akadályokat jelent.

"A mai napig csak nagyon kevés sejtterápiát hagytak jóvá" - mondja Fussenegger.

A kutatás megjelenik Nature Communications.

Forrás: ETH Zürich