فعال سازی ژن ها با یک ساعت هوشمند برای کنترل تولید انسولین

7  ژوئن 2021 - بسیاری از ردیاب های تناسب اندام و ساعت های هوشمند مدرن دارایLED هایی در درون خود هستند. نور سبز ساطع شده از این LED ها، چه مداوم و چه پالسی، به پوست نفوذ می کند و می تواند برای اندازه گیری ضربان قلب فرد در هنگام فعالیت بدنی یا در حالت استراحت استفاده شود.

این ساعت ها بسیار محبوب شده اند. اکنون تیمی از محققان ETH در سوئیس می خواهند با استفاده ازLED های این ابزارهای هوشمند برای کنترل ژن ها و تغییر رفتار سلول ها از طریق پوست، بهره جویند. این تیم توسط دکتر Martin Fussenegger ، از گروه علوم و مهندسی سیستم های زیستی در بازل هدایت می شود. وی گفت: چالش این کار این بود که هیچ سیستم مولكولی طبیعی در سلولهای انسانی به نور سبز پاسخ نمی دهد، بنابراین ما مجبور شدیم چیز جدیدی بسازیم.

نور سبز ساطع شده از ساعت هوشمند، ژن مورد نظر را فعال می کند

دکتر Fussenegger و همکارانش در نهایت یک کلید مولکولی ساختند که پس از کاشته شدن در بدن، با نور سبز ساعت هوشمند فعال می شود.

این سوییچ به یک شبکه ژنی متصل می شود که محققان آن را وارد سلولهای انسانی کردند. طبق معمول، آنها از سلول های HEK 293 برای این نمونه ی اولیه استفاده کردند. بسته به پیکربندی این شبکه - به عبارت دیگر، ژن های موجود در آن - می تواند به محض قرار گرفتن سلول ها در معرض نور سبز، انسولین یا سایر مواد را تولید کند. خاموش شدن چراغ، سوئیچ را غیرفعال کرده و روند را متوقف می کند.

نرم افزار استاندارد

از آنجایی که آنها از نرم افزار استاندارد ساعت هوشمند استفاده کردند، دیگر نیازی به تهیه ی برنامه ای اختصاصی نداشتند. محققان در طول آزمایشات خود، با استارت برنامه ی نرم افزاری ساعت، چراغ سبز را روشن کردند. فوسنگر گفت: ساعت های هوشمند موجود در بازار، یک راه حل جهانی برای روشن و خاموش کردن این سوئیچ مولکولی ارائه می دهند. مدل های جدید پالس های نوری منتشر می کنند، که حتی برای ادامه کار شبکه ژنی مناسب ترند.

سوئیچ مولکولی بسیار پیچیده تر است. دانشمندان یک کمپلکس مولکولی را در غشای سلول ها ادغام کردند و آن را به یک قطعه ی دیگری که تا داخل سلول گسترش یافته است، متصل کردند، درست شبیه قرار دادن واگن بر روی ریل راه آهن. به محض ساطع شدن نور سبز، قطعه ای که در داخل سلول است از قطعه ی غشایی جدا شده و به هسته سلول منتقل می شود و در آنجا ژن تولید کننده انسولین را تحریک می کند. هنگامی که چراغ سبز خاموش می شود، قطعه ی جدا شده به محل خود باز می گردد و به قطعه ی همتای خود که در غشا قرار دارد، دوباره متصل می شود.

کنترل ایمپلنت ها، با فن آوریهای پوشیدنی

محققان با کاشت سلولهای مناسب در پوست خوک و موشهای زنده و بستن یک ساعت هوشمند مانند کوله پشتی بر روی آنها، این سیستم را آزمایش کردند. با کمک برنامه ی ساعت هوشمند، محققان چراغ سبز را روشن کردند تا آبشار مورد نظر خود را فعال کنند.

دکتر فوسنگر، گفت: این اولین بار است که از این نوع ایمپلنت ها با استفاده از دستگاه های الکترونیکی هوشمند موجود در بازار استفاده می شود- که به عنوان فن آوری های پوشیدنی شناخته می شوند زیرا مستقیماً روی پوست قرار می گیرند. از اکثر ساعت ها نور سبز ساطع می شود، و این یک پایه عملی برای یک برنامه ی بالقوه است زیرا دیگر کاربران نیازی به خرید دستگاه خاصی ندارد.

به گفته فوسنگر، بعید به نظر می رسد که این فناوری حداقل تا ده سال دیگر برای استفاده ی بالینی آماده شود. سلولهای استفاده شده در این نمونه ی اولیه باید توسط سلولهای خود کاربر جایگزین شوند. علاوه بر این، سیستم قبل از تأیید، باید مراحل بالینی را طی کند، یعنی موانع اصلی نظارتی. فوسنگر گفت: تا به امروز، درمان های سلولی بسیار کمی تایید شده اند.

این مقاله با عنوان " نور سبز برنامه ریزی شده ی در ساعت هوشمند با تابش به پوست به کنترل دیابت از طریق روشن نمودن ژن های تراریخته می پردازد" توسطMansuri M ، Hussherr M-D ، Strittmatter T ، Buchmann P ، Xue S ، Camenisch G ، Fussenegger M ، در 7 ژوئن 2021 ، در ژورنال Nature Communications، منتشر گردید.

منبع:

https://scitechdaily.com/activating-genes-with-a-smartwatch-to-control-insulin-production/