Експеримент показав, що генами людини можна керувати за допомогою електрики

Фітнес-трекери допомагають підтримувати здоров’я, підраховуючи кількість кроків і відстежуючи частоту серцевих скорочень, стимулюючи вас до досягнення поставлених кардіо-цілей.

Нові дослідження Швейцарської вищої технічної школи Цюріха (ETH Zürich) показують, що майбутні носимі пристрої (можливо, з кількома імплантатами та дотиком генної інженерії) можуть безпосередньо покращити наше здоров’я.

Експериментальна технологія, розроблена швейцарськими вченими, використовує невеликі імпульси електрики для запуску вироблення інсуліну у піддослідних мишей зі спеціально розробленими тканинами підшлункової залози людини. Вони називають це “електрогенетичним” інтерфейсом, і він може бути використаний для запуску цільових генів, коли нам потрібна рука допомоги.

“Електронні пристрої, що носяться, відіграють все більш важливу роль в отриманні даних про стан здоров’я людей для персоналізованих медичних втручань”, – пишуть дослідники в своїй опублікованій статті.

“Однак, носимі пристрої ще не можуть безпосередньо програмувати генну терапію через відсутність прямого електрогенетичного інтерфейсу. Тут ми надаємо відсутню ланку”.

Пристрій був протестований на мишах з діабетом. (Хуан та ін., Nature Metabolism, 2023)

Наприклад, безпосереднє стимулювання вироблення інсуліну може допомогти людині з діабетом. У цьому дослідженні клітини підшлункової залози людини імплантували мишам з діабетом 1 типу, які потім стимулювали за допомогою постійного струму з акупунктурних голок.

Ця технологія відома як технологія регуляції за допомогою постійного струму (DC), або скорочено DART, і команда, що стоїть за нею, каже, що вона об’єднує цифрові технології наших гаджетів і аналогові технології наших біологічних тіл.

Електрика генерує нетоксичні рівні активних форм кисню, енергійних молекул, які – при правильному управлінні – можуть запустити процес, що активує клітини, спроектовані таким чином, щоб реагувати на зміну хімічного складу. Зміна способу регулювання ДНК клітини шляхом втручання в її епігенетичні молекули “вмикання/вимикання” може потенційно допомогти в лікуванні різноманітних захворювань, зумовлених генетичними факторами.

Ми народжуємося з певним набором генів, і хоча цей генетичний код залишається практично незмінним протягом нашого життя, спосіб експресії (або активації) генів може змінюватися з віком і зміною звичок. DART потенційно може стати засобом, який допоможе скасувати деякі з цих змін.

За допомогою цього методу дослідники змогли повернути рівень цукру в крові діабетичних мишей до нормального діапазону.

Звичайно, ми ще дуже далекі від того, щоб Fitbit керував діабетом, але це захоплююче підтвердження концепції.

Одне з багатьох завдань, яке стоїть перед нами, – це реалізація цього методу на невеликих пристроях. Хороша новина полягає в тому, що DART потребує дуже мало енергії: трьох батарейок типу АА буде достатньо, щоб він працював протягом п’яти років, наприклад, за умови подачі електричних сигналів один раз на день.

Команда впевнена, що технологію можна розвивати і розширювати, щоб запускати більше, ніж просто вироблення інсуліну. Через багато років наші медичні девайси зможуть робити набагато більше, ніж просто звітувати про статистику.

“Ми вважаємо, що ця технологія дозволить електронним пристроям безпосередньо програмувати метаболічні втручання”, – пишуть дослідники.