Elektricitet kan være et kraftfuldt værktøj, hvis du bruger det fornuftigt - og et team af forskere fra ETH Zürich ser ud til virkelig at vide, hvordan det skal bruges. Forskerne hævder, at de har udviklet en revolutionerende ny model af noget, der kaldes en "elektrogenetisk grænseflade", som bruger elektricitet til at styre gener.
I et studie offentliggjort i Natur, siger holdet, at forskningen tilbyder det "missing link", der vil give mulighed for at skabe bærbare enheder, der er i stand til at kontrollere gener— med fokus på behandling af menneskelig sygdom gennem gen- eller celleterapi.
"Vi tror på, at denne teknologi vil gøre det muligt for bærbare elektrogenetiske enheder at programmere metaboliske indgreb direkte," forfatterne
skrev.
"Elektroniske og biologiske systemer fungerer på radikalt forskellige måder og er stort set inkompatible på grund af manglen på en funktionel kommunikationsgrænseflade." forklaret forfatterne. “Mens biologiske systemer er analoge, programmeret af genetik, opdateres langsomt blive evolution og kontrolleret af ioner strømmer gennem isolerede membraner, elektroniske systemer er digitale, programmeret af let opdateringsvenlig software og styret af elektroner, der strømmer gennem isolerede ledninger."
De to mødes i form af jævnstrømsaktiveret reguleringsteknologi (DART), en elektrogenetisk grænseflade, der forbinder det digitale med analog ved at bruge elektrisk strøm til at aktivere specifikke genresponser. "Elektrogene interfaces, der ville gøre det muligt for elektroniske enheder at kontrollere genekspression, forbliver de manglende led i vejen til fuld kompatibilitet og interoperabilitet af den elektroniske og genetiske verden." Studiet sagde.
Arbejdet bygger på en undersøgelse fra 2020 offentliggjort i Videnskab der viste, hvordan man implanterede humane bugspytkirtelceller i mus med type 1 diabetes kan blive påvirket af elektricitet. Målene for både 2020-enheden og den nye var at bringe museblodsukkerniveauet tilbage til acceptable niveauer - og de virkede.
Ifølge til Vice, dog er det nye design en seriøs opgradering. Den bruger stadig elektrisk stimulerende akupunkturnåle til at tænde for de nøjagtige gener, der er involveret i regulering af doser af insulin, men det er både mere effektivt og nemt at bruge.
Undersøgelsen siger, at DART giver en reversibel og justerbar elektrogenetisk grænseflade, der fungerer med let tilgængelig batterier. "I særdeleshed," de skrev, "DART kræver meget lidt kraft og overordnet energi for at kontrollere målgenekspression."
Håndtering af diabetes fungerede som enhedens proof-of-concept, men forskerne forventer, at modellen er en ligetil løsning på en lang række biofarmaceutiske udfordringer. "Vi tror," de sagde, "enkle elektrogenetiske grænseflader såsom DART, der funktionelt forbinder analoge biologiske systemer med digital elektroniske enheder lover et stort udvalg af fremtidige gen- og cellebaserede terapier."
Tim Newcomb er journalist baseret i Pacific Northwest. Han dækker stadioner, sneakers, udstyr, infrastruktur og mere til en række publikationer, herunder Popular Mechanics. Hans yndlingsinterviews har inkluderet sit-downs med Roger Federer i Schweiz, Kobe Bryant i Los Angeles og Tinker Hatfield i Portland.