Носимое устройство взаимодействует с биологическими системами для контроля экспрессии генов 

Носимые устройства получили широкое распространение и все больше завоевывают популярность. Эти устройства обычно соединяют биоматериалы с электроникой. Некоторые носимые электромагнитные устройства действуют как механические сборщики энергии для подачи энергии. В настоящее время, «прямого электрогенетического интерфейса» не существует. Следовательно, носимые устройства не могут напрямую программировать генную терапию. Исследователи разработали первый прямой электрогенетический интерфейс, который обеспечивает экспрессию трансгена в клетках человека. Названная DART (технология регулирования постоянным током), она использует источник постоянного тока для генерации активных форм кислорода, которые действуют на синтетические промоторы для экспрессии. На модели мышей с диабетом 1 типа устройство стимулировало подкожно имплантированные искусственные человеческие клетки высвобождать инсулин, который восстанавливал нормальное состояние. кровь уровень сахара.  

Носимые электронные устройства, такие как смарт-часы, фитнес-трекеры, VR гарнитуры, смарт-ювелирные изделия, очки с подключением к Интернету, Bluetooth-гарнитуры и многие устройства, связанные со здоровьем, в наши дни стали обычным явлением и все больше завоевывают популярность, особенно в области здравоохранения. Обычно неинвазивные, связанные со здоровьем устройства связывают биоматериалы (включая ферменты) с электроникой и используются для мониторинга подвижности, показателей жизнедеятельности и биомаркеров в биологических жидкостях (пот, слюна, интерстициальная жидкость и слезы). Некоторые носимые устройства, например электромагнитные устройства, также действуют как механические накопители энергии для подачи энергии.  

Взаимосвязанное носимых устройств играют ключевую роль в сборе данных о здоровье людей, которые могут пригодиться для предоставления персонализированной медицинской помощи, включая генную терапию. Введите 1 диабета Это одно из таких состояний, при котором носимое устройство мониторинга может стимулировать и контролировать экспрессию инсулина в подкожно имплантированных искусственных клетках человека для высвобождения инсулина и восстановления нормального уровня сахара в крови. Устройствам потребуется электрогенетический интерфейс для управления экспрессией генов. Но из-за недоступности какого-либо функционального коммуникационного интерфейса электронный и генетический миры остаются в значительной степени несовместимыми, а носимые устройства еще не разработаны, чтобы обеспечить генная терапия.  

Исследователям из ETH Zurich, Базель, Швейцария, недавно удалось разработать такой интерфейс, который позволил электронному устройству взаимодействовать с генетическим миром с помощью постоянного тока низкого уровня. Названный DART (технология регулирования постоянного тока), он генерирует нетоксичные уровни активные формы кислорода для обратимой тонкой настройки синтетических промоторов. В модели на мышах его применение успешно стимулировало модифицированные человеческие клетки, имплантированные под кожу, к высвобождению инсулина и восстановлению уровня сахара в крови.  

На данный момент DART выглядит многообещающе, но он прошел строгие клинические испытания и доказал свою ценность с точки зрения безопасности и эффективности. В будущем носимые электронные устройства с DART могут напрямую программировать метаболические вмешательства. 

Ссылки:  

1. Ким Дж., и другие, 2018. Носимая биоэлектроника: носимые на теле электронные устройства на основе ферментов. Акк. хим. Рез. 2018, 51, 11, 2820–2828. Дата публикации: 6 ноября 2018 г. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451  

2. Хуан Дж., Сюэ С., Бухманн П. и др.. 2023. Электрогенетический интерфейс для программирования экспрессии генов млекопитающих с помощью постоянного тока. Природа Метаболизм. Опубликовано: 31 июля 2023 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7