Wissenschaftler entdecken, wie man menschliche Gene mit Elektrizität steuern kann

• Ein Forscherteam, das als „fehlendes Glied“ bezeichnet wird, entwickelte eine „elektrogenetische Schnittstelle“ zur Steuerung von Genen.
• Bei dem ersten Versuch wird ein batteriebetriebenes Gerät verwendet, um elektrische Ströme zu senden, die eine Reaktion in einem Zielgen auslösen
• Das Forschungsteam glaubt, dass das elektrogenetische Schnittstellensystem Vorteile für zukünftige Gen- oder Zelltherapien bietet.

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Elektrizität kann ein mächtiges Werkzeug sein, wenn man es mit Bedacht einsetzt – und ein Forscherteam der ETH Zürich scheint wirklich zu wissen, wie man es nutzt. Die Wissenschaftler behaupten, sie hätten ein revolutionäres neues Modell einer sogenannten „elektrogenetischen Schnittstelle“ entwickelt, die Elektrizität zur Steuerung von Genen nutzt.

In einer Studie veröffentlicht In NaturLaut dem Team bietet die Forschung das „fehlende Glied“, das die Entwicklung tragbarer Geräte ermöglichen wird, die steuern können Gene– mit Schwerpunkt auf der Behandlung menschlicher Krankheiten durch Gen- oder Zelltherapie.

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„Wir glauben, dass diese Technologie tragbare elektrogenetische Geräte in die Lage versetzen wird, Stoffwechselinterventionen direkt zu programmieren“, so die Autoren schrieb.

„Elektronische und biologische Systeme funktionieren auf völlig unterschiedliche Weise und sind aufgrund des Fehlens einer funktionierenden Kommunikationsschnittstelle weitgehend inkompatibel.“ erklärt die Autoren. „Während biologische Systeme analog sind, durch die Genetik programmiert, werden sie durch die Evolution langsam aktualisiert und von ihr kontrolliert Ionen Elektronische Systeme, die durch isolierte Membranen fließen, sind digital, werden durch leicht aktualisierbare Software programmiert und durch Elektronen gesteuert, die durch isolierte Drähte fließen.“

Beides trifft in Form der Direct Current Actuated Regulation Technology (DART) aufeinander, einer elektrogenetischen Schnittstelle, die das Digitale mit dem verbindet analog durch die Verwendung von elektrischem Strom zur Aktivierung spezifischer Genantworten. „Elektrogene Schnittstellen, die es elektronischen Geräten ermöglichen würden, die Genexpression zu steuern, bleiben bestehen.“ „fehlendes Glied auf dem Weg zur vollständigen Kompatibilität und Interoperabilität der elektronischen und genetischen Welt“, die Studium genannt.

Die Arbeit baut auf einer Studie aus dem Jahr 2020 auf veröffentlicht In Wissenschaft Das zeigte, wie menschliche Bauchspeicheldrüsenzellen in Mäuse mit Typ 1 implantiert wurden Diabetes könnte durch Elektrizität beeinträchtigt werden. Das Ziel sowohl des 2020-Geräts als auch des neuen Geräts bestand darin, den Blutzuckerspiegel von Mäusen auf ein akzeptables Niveau zu bringen – und sie funktionierten.

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Nach Zu VizeAllerdings ist das neue Design eine ernsthafte Verbesserung. Es verwendet immer noch elektrisch stimulierende Akupunkturnadeln, um genau die Gene einzuschalten, die an der Regulierung der Dosen beteiligt sind Insulin, aber es ist sowohl effizienter als auch benutzerfreundlicher.

Die Studie besagt, dass DART eine reversible und abstimmbare elektrogenetische Schnittstelle bereitstellt, die mit leicht verfügbaren Daten funktioniert Batterien. „Besonders“, sie schrieb„DART benötigt sehr wenig Strom und Gesamtenergie, um die Zielgenexpression zu kontrollieren.“

Die Bekämpfung von Diabetes diente als Proof-of-Concept des Geräts, doch die Forscher gehen davon aus, dass das Modell eine unkomplizierte Lösung für eine Vielzahl biopharmazeutischer Herausforderungen sein wird. „Wir glauben“, sie genannt, „einfache elektrogenetische Schnittstellen wie DART, die analoge biologische Systeme funktionell miteinander verbinden.“ Digital Elektronische Geräte sind vielversprechend für eine Vielzahl künftiger gen- und zellbasierter Therapien.“

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