Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς να ελέγχουν τα ανθρώπινα γονίδια με ηλεκτρισμό
- Ονομάστηκε «κρίκος που λείπει», μια ομάδα ερευνητών ανέπτυξε μια «ηλεκτρογενετική διεπαφή» για τον έλεγχο των γονιδίων.
- Η αρχική προσπάθεια χρησιμοποιεί μια συσκευή που λειτουργεί με μπαταρία για να στείλει ηλεκτρικά ρεύματα που ενεργοποιούν μια απόκριση σε ένα στοχευμένο γονίδιο
- Η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι το σύστημα ηλεκτρογενετικής διεπαφής προσφέρει οφέλη για μελλοντικές γονιδιακές ή κυτταρικές θεραπείες.
Ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να είναι ένα ισχυρό εργαλείο εάν το χρησιμοποιήσετε με σύνεση—και μια ομάδα ερευνητών από το ETH Ζυρίχης φαίνεται να ξέρει πραγματικά πώς να το χρησιμοποιήσει. Οι επιστήμονες ισχυρίζονται ότι έχουν αναπτύξει ένα επαναστατικό νέο μοντέλο κάτι που ονομάζεται «ηλεκτρογενετική διεπαφή», το οποίο χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για τον έλεγχο των γονιδίων.
Σε μια μελέτη δημοσίευσε σε Φύση, η ομάδα λέει ότι η έρευνα προσφέρει τον «ελλείποντα κρίκο» που θα επιτρέψει τη δημιουργία φορητών συσκευών ικανών να ελέγχουν γονίδια—με έμφαση στη θεραπεία της ανθρώπινης νόσου μέσω γονιδιακής ή κυτταρικής θεραπείας.
«Πιστεύουμε ότι αυτή η τεχνολογία θα επιτρέψει στις φορητές ηλεκτρογενετικές συσκευές να προγραμματίσουν άμεσα μεταβολικές παρεμβάσεις», οι συγγραφείς έγραψε.
«Τα ηλεκτρονικά και βιολογικά συστήματα λειτουργούν με ριζικά διαφορετικούς τρόπους και είναι σε μεγάλο βαθμό ασύμβατα λόγω της έλλειψης λειτουργικής διεπαφής επικοινωνίας». εξήγησε οι συγγραφείς. «Ενώ τα βιολογικά συστήματα είναι αναλογικά, προγραμματισμένα από τη γενετική, ενημερώνονται σιγά σιγά εξελίσσονται και ελέγχονται από ιόντων που ρέουν μέσα από μονωμένες μεμβράνες, τα ηλεκτρονικά συστήματα είναι ψηφιακά, προγραμματίζονται από λογισμικό που μπορεί να ενημερώνεται εύκολα και ελέγχονται από ηλεκτρόνια που ρέουν μέσα από μονωμένα καλώδια».
Τα δύο συναντώνται με τη μορφή τεχνολογίας ρύθμισης που ενεργοποιείται από συνεχές ρεύμα (DART), μια ηλεκτρογενετική διεπαφή που συνδέει το ψηφιακό με το αναλογικό χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα για την ενεργοποίηση συγκεκριμένων γονιδιακών αποκρίσεων. «Οι ηλεκτρογενετικές διεπαφές που θα επέτρεπαν στις ηλεκτρονικές συσκευές να ελέγχουν την έκφραση των γονιδίων παραμένουν χαμένος κρίκος στην πορεία προς την πλήρη συμβατότητα και διαλειτουργικότητα του ηλεκτρονικού και του γενετικού κόσμου.» η μελέτη είπε.
Η εργασία βασίζεται σε μελέτη του 2020 δημοσίευσε σε Επιστήμη που έδειξε πώς εμφυτεύονται ανθρώπινα παγκρεατικά κύτταρα σε ποντίκια με τύπο 1 Διαβήτης μπορεί να επηρεαστεί από την ηλεκτρική ενέργεια. Οι στόχοι τόσο της συσκευής του 2020 όσο και της νέας ήταν να επαναφέρουν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα των ποντικών σε αποδεκτά επίπεδα — και λειτούργησαν.
Σύμφωνα με προς την Μέγγενη, ωστόσο, η νέα σχεδίαση είναι μια σοβαρή αναβάθμιση. Εξακολουθεί να χρησιμοποιεί ηλεκτρικά διεγερτικές βελόνες βελονισμού για να ενεργοποιήσει τα ακριβή γονίδια που εμπλέκονται στη ρύθμιση των δόσεων ινσουλίνη, αλλά είναι και πιο αποτελεσματικό και πιο εύκολο στη χρήση.
Η μελέτη λέει ότι το DART παρέχει μια αναστρέψιμη και ρυθμίσιμη ηλεκτρογενετική διεπαφή που λειτουργεί με άμεσα διαθέσιμα μπαταρίες. «Ειδικά», αυτοί έγραψε, "Το DART απαιτεί πολύ λίγη ισχύ και συνολική ενέργεια για τον έλεγχο της έκφρασης του γονιδίου στόχου."
Η αντιμετώπιση του διαβήτη χρησίμευσε ως απόδειξη της ιδέας της συσκευής, αλλά οι ερευνητές αναμένουν ότι το μοντέλο θα είναι μια απλή λύση σε ένα ευρύ φάσμα βιοφαρμακευτικών προκλήσεων. «Πιστεύουμε», εκείνοι είπε, «απλές ηλεκτρογενετικές διεπαφές όπως το DART που διασυνδέουν λειτουργικά αναλογικά βιολογικά συστήματα με ψηφιακό Οι ηλεκτρονικές συσκευές υπόσχονται πολλά για μια ποικιλία μελλοντικών θεραπειών που βασίζονται σε γονίδια και κύτταρα».
Ο Τιμ Νιούκομπ είναι ένας δημοσιογράφος με έδρα τον Βορειοδυτικό Ειρηνικό. Καλύπτει στάδια, αθλητικά παπούτσια, εξοπλισμό, υποδομές και πολλά άλλα για μια ποικιλία εκδόσεων, συμπεριλαμβανομένων των Popular Mechanics. Οι αγαπημένες του συνεντεύξεις περιλαμβάνουν sit-down με τον Roger Federer στην Ελβετία, τον Kobe Bryant στο Λος Άντζελες και τον Tinker Hatfield στο Πόρτλαντ.
