Bärbara enheter har blivit vanliga och vinner allt mer mark. Dessa enheter ansluter vanligtvis biomaterial till elektronik. Vissa bärbara elektromagnetiska enheter fungerar som mekaniska energiskördare för att leverera energi. För närvarande, inget "direkt elektrogenetiskt gränssnitt" är tillgängligt. Därför kan bärbara enheter inte direkt programmera genbaserade terapier. Forskare har utvecklat det första direkta elektrogenetiska gränssnittet som möjliggör transgenexpression i mänskliga celler. Benämnt DART (DC-strömaktiverad regleringsteknologi), använder den en DC-källa för att generera reaktiva syrearter som verkar på syntetiska promotorer för uttryck. I en typ 1-diabetisk musmodell stimulerade enheten subkutant implanterade konstruerade mänskliga celler för att frigöra insulin som återställde normala blod sockernivå.
Bärbara elektronikenheter som smartklockor, träningsspårare, VR-headset, smarta smycken, webb-aktiverade glasögon, bluetooth-headset och många hälsorelaterade enheter är vanliga nuförtiden och vinner allt mer mark, särskilt inom hälsa. Vanligtvis sätter icke-invasiva, hälsorelaterade enheter samman biomaterial (inklusive enzymer) med elektronik och används för att övervaka rörlighet, vitala tecken och biomarkörer i biovätskor (svett, saliv, interstitiell vätska och tårar). Vissa bärbara enheter elektromagnetiska enheter fungerar också som mekaniska energiskördare för att leverera energi.
sammankopplade bärbara enheter spelar en nyckelroll i att samla in individers hälsodata, vilket kan vara användbart för att tillhandahålla personlig hälsovård inklusive genbaserade terapier. Typ 1 diabetes är ett sådant tillstånd där en bärbar övervakningsenhet kan stimulera och kontrollera uttrycket av insulin i subdermalt implanterade konstruerade mänskliga celler för att frigöra insulin och återställa normal blodsockernivå. Enheter skulle behöva ett elektrogenetiskt gränssnitt för att kontrollera genuttryck. Men på grund av otillgänglighet av något funktionellt kommunikationsgränssnitt förblir elektroniska och genetiska världar i stort sett inkompatibla, och bärbara enheter har ännu inte utvecklats för att tillhandahålla genbaserade terapier.
Forskare vid ETH Zürich, Basel, Schweiz har nyligen lyckats utveckla ett sådant gränssnitt som gjorde det möjligt för en elektronisk enhet att kommunicera med den genetiska världen genom att använda lågnivålikström. Benämnt DART (likströmsaktiverad reglerteknik), genererar detta giftfria nivåer av reaktiva syrearter för att reversibelt finjustera syntetiska promotorer. I en musmodell stimulerade dess tillämpning framgångsrikt konstruerade mänskliga celler implanterade under huden för att frigöra insulin och återställa blodsockernivån.
Just nu ser DART lovande ut, men den har gått igenom stränga kliniska prövningar och bevisat sin värdighet när det gäller säkerhet och effekt. I framtiden kan bärbara elektroniska enheter med DART vara i position för att direkt programmera metaboliska ingrepp.
***
Referenser:
- Kim J., et al., 2018. Bärbar bioelektronik: Enzymbaserade kroppsburna elektroniska enheter. Enl. Chem. Res. 2018, 51, 11, 2820–2828. Publiceringsdatum: 6 november 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. et al,. 2023. Ett elektrogenetiskt gränssnitt för att programmera genuttryck hos däggdjur med likström. Naturens metabolism. Publicerad: 31 juli 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7
***
