Разработана технология контроля над генетической активностью для нужд «интернета тела»

Новости МирТесен

Для контроля над устройством, предназначенным для регулирования биохимических процессов в организме, используется смартфон.

Ученые из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе впервые разработали метод регулирования активности генов посредством воздействия электрического тока. Эта технология открывает возможности для создания биомедицинских имплантов с возможностью удаленного управления их работой. Результаты исследования представлены в научной статье опубликована в журнале Science.

Для воплощения этой методики в жизнь авторы разработали имплант, размеры которого сопоставимы с монетой. Он включает в себя печатную плату управления и капсулу, содержащую клетки человека, объединённые миниатюрным электрическим кабелем. Активация устройства происходит посредством радиосигнала, который запускает генерацию электрического тока управляющей платой для стимуляции клеток.

Электрическая стимуляция воздействует на калиевые и кальциевые каналы, расположенные в мембранах клеток. Данный процесс запускает последовательность биохимических реакций, контролирующих экспрессию гена, ответственного за синтез инсулина – гормона, регулирующего усвоение глюкозы организмом. Синтезируемый инсулин запасается внутри клеточных пузырьков-везикул, которые затем объединяются с мембраной и высвобождают гормон из клетки.

Данный имплант может оказаться полезным для людей, страдающих диабетом. При употреблении пищи и повышении уровня сахара в крови, человек с этим устройством, имплантированным под кожу, может активировать его – например, с помощью мобильного приложения. После этого клетки начнут выделять необходимое количество инсулина для поддержания нормального уровня сахара в крови пациента. Кроме того, устройство способно самостоятельно измерять биохимические параметры и запускаться в автоматическом режиме.

Уникальное исследование, проведенное учеными из Швейцарии, продемонстрировало впервые, что активность генов может быть подвержена управлению посредством электрических импульсов. Разработчики этой технологии провели испытания на мышах и намерены в дальнейшем осуществить тестирование импланта у людей. Тем не менее, перед началом клинических испытаний ученым предстоит создать оптимальный метод регенерации клеток внутри имплантируемого устройства, поскольку замена необходимо проводится каждые три недели.

Эти устройства способны существенно продвинуть развитие концепции «интернета тела» — обширной системы медицинских приборов и сенсоров. «Такое решение предоставило бы возможность для полной интеграции людей в цифровое пространство», — отмечает ведущий автор исследования Мартин Фуссенеггер.

Ранее ученые из США испытали на мышах имплант с комбинацией лекарств против ВИЧ, а медики из Института нейробиологии Университета Западной Вирджинии попробовали лечитьВ качестве примера потенциального применения рассматривается возможность имплантации электродов для коррекции опиомантии.