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研究人員用智能手表激活基因以控制胰島素分泌

2021-06-08 08:50 cnBeta.COM

導(dǎo)讀:研究人員最終開發(fā)了一個(gè)分子開關(guān),一旦植入,就可以通過智能手表的綠光激活。

許多現(xiàn)代健身追蹤器和智能手表都集成了LED,它們發(fā)出的綠光,無論是連續(xù)的還是脈沖的,都能穿透皮膚,可以用來測(cè)量佩戴者在體育活動(dòng)中或休息時(shí)的心率。這些手表已經(jīng)變得非常流行。一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在想利用這種流行,在皮膚上使用LED來控制基因和改變細(xì)胞的行為。

該團(tuán)隊(duì)由巴塞爾生物系統(tǒng)科學(xué)與工程系的Martin Fussenegger領(lǐng)導(dǎo)。他解釋了這項(xiàng)工作的挑戰(zhàn),他表示人類細(xì)胞中沒有自然發(fā)生的分子系統(tǒng)對(duì)綠光作出反應(yīng),所以我們必須建立新的東西。

研究人員最終開發(fā)了一個(gè)分子開關(guān),一旦植入,就可以通過智能手表的綠光激活。該開關(guān)與研究人員引入人類細(xì)胞的一個(gè)基因網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。按照慣例,他們使用HEK 293細(xì)胞作為原型。根據(jù)它包含的基因,只要細(xì)胞暴露在綠光下,它就能產(chǎn)生胰島素或其他物質(zhì)。關(guān)掉光線會(huì)使開關(guān)失活,并停止這一過程。

由于他們使用了標(biāo)準(zhǔn)的智能手表軟件,研究人員沒有必要開發(fā)專用程序。在他們的測(cè)試中,他們通過啟動(dòng)運(yùn)行中的應(yīng)用程序來打開綠燈。新的模型會(huì)發(fā)出光脈沖,這甚至更適合于保持基因網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。然而,分子開關(guān)更加復(fù)雜。一個(gè)分子復(fù)合物被整合到細(xì)胞的膜上,并與一個(gè)連接件相連,類似于鐵路車廂的聯(lián)接。一旦發(fā)出綠光,投射到細(xì)胞中的組件就會(huì)脫離,并被運(yùn)送到細(xì)胞核中,在那里觸發(fā)一個(gè)產(chǎn)生胰島素的基因。當(dāng)綠光熄滅時(shí),分離的部件與嵌入膜中的對(duì)應(yīng)部件重新連接。

研究人員在豬皮和活體小鼠身上測(cè)試了他們的系統(tǒng),將適當(dāng)?shù)募?xì)胞植入小鼠體內(nèi),并像背包一樣綁上一個(gè)智能手表。打開手表的運(yùn)行程序,研究人員打開了綠燈,以激活級(jí)聯(lián)。然而研究人員表示,這種技術(shù)至少在十年內(nèi)似乎不太可能進(jìn)入臨床實(shí)踐。這個(gè)原型中使用的細(xì)胞將必須由用戶自己的細(xì)胞來替代。此外,該系統(tǒng)必須經(jīng)過臨床階段才能被批準(zhǔn),這意味著存在重大的監(jiān)管障礙。到目前為止,只有極少數(shù)的細(xì)胞療法得到批準(zhǔn)。