Ученые нашли способ контролировать человеческие гены с помощью электричества
Электричество может быть мощным инструментом, если использовать его с умом, и команда исследователей из ETH Zurich, похоже, действительно знает, как его использовать. Ученые утверждают, что они разработали революционно новую модель того, что называется «электрогенетический интерфейс», который использует электричество для управления генами.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, команда говорит, что исследование предлагает «недостающее звено», которое позволит создавать носимые устройства, способные контролировать гены, с упором на лечение болезней человека с помощью генной или клеточной терапии.
«Мы считаем, что эта технология позволит носимым электрогенетическим устройствам напрямую программировать метаболические вмешательства», — пишут авторы.
«Электронные и биологические системы функционируют совершенно по-разному и во многом несовместимы из-за отсутствия функционального коммуникационного интерфейса», — пояснили авторы. «В то время как биологические системы являются аналоговыми, запрограммированы генетикой, медленно обновляются в процессе эволюции и контролируются ионами, протекающими через изолированные мембраны, электронные системы являются цифровыми, программируются с помощью легко обновляемого программного обеспечения и управляются электронами, протекающими по изолированным проводам».
Они встречаются в форме технологии регулирования, активируемой постоянным током (DART), электрогенетического интерфейса, который соединяет цифровое с аналоговым, используя электрический ток для активации определенных реакций генов. «Электрогенетические интерфейсы, которые позволили бы электронным устройствам контролировать экспрессию генов, остаются недостающим звеном на пути к полной совместимости и функциональной совместимости электронного и генетического миров», — говорится в исследовании.
Работа основана на исследовании 2020 года, опубликованном в журнале Science, которое показало, как электричество может воздействовать на клетки поджелудочной железы человека, имплантированные мышам с диабетом 1 типа. Цели как устройства 2020 года, так и нового устройства заключались в том, чтобы вернуть уровень глюкозы в крови мышей до приемлемого уровня, и они сработали.
Однако, по словам ученых, новый дизайн представляет собой серьезное обновление. Он по-прежнему использует электрически стимулирующие иглы для акупунктуры, чтобы активировать точные гены, участвующие в регулировании дозы инсулина, но он более эффективен и прост в использовании.
В исследовании говорится, что DART обеспечивает обратимый и настраиваемый электрогенетический интерфейс, который работает с легкодоступными батареями. «Примечательно, — писали они, — DART требует очень мало энергии и общей энергии для контроля экспрессии целевого гена».
Борьба с диабетом послужила проверкой концепции устройства, но исследователи ожидают, что модель станет простым решением широкого круга биофармацевтических задач. «Мы считаем, — сказали они, — что простые электрогенетические интерфейсы, такие как DART, которые функционально соединяют аналоговые биологические системы с цифровыми электронными устройствами, открывают большие перспективы для различных будущих генных и клеточных методов лечения».
Обсудим?
Смотрите также:
