Urządzenia ubieralne stały się powszechne i zyskują coraz większą popularność. Urządzenia te zazwyczaj łączą biomateriały z elektroniką. Niektóre nadające się do noszenia urządzenia elektromagnetyczne działają jak zbieracze energii mechanicznej w celu dostarczania energii. Obecnie, no “direct electro-genetic interface” is available. Hence, wearable devices cannot directly program gene-based therapies. Researchers have developed the first direct electro-genetic interface which enables transgene expression in human cells. Named DART (DC current-actuated regulation technology), it uses a DC supply to generate reactive oxygen species that act on synthetic promoters for expression. In a type 1 diabetic mouse model, the device stimulated subcutaneously implanted engineered human cells to release insulin that restored normal krew poziom cukru.
Urządzenia elektroniczne do noszenia, takie jak smartwatche, monitory fitness, zestawy słuchawkowe VR, inteligentna biżuteria, okulary z dostępem do Internetu, zestawy słuchawkowe Bluetooth i wiele urządzeń związanych ze zdrowiem są obecnie powszechne i coraz bardziej zyskują na popularności, szczególnie w dziedzinie zdrowia. Zwykle nieinwazyjne urządzenia związane ze zdrowiem łączą biomateriały (w tym enzymy) z elektroniką i służą do monitorowania mobilności, parametrów życiowych i biomarkerów w płynach biologicznych (pocie, ślinie, płynie śródmiąższowym i łzach). Niektóre urządzenia do noszenia na ciele, urządzenia elektromagnetyczne, działają również jako zbieracze energii mechanicznej w celu dostarczania energii.
Połączone urządzenia do noszenia odgrywają kluczową rolę w gromadzeniu danych dotyczących zdrowia poszczególnych osób, które mogą być przydatne w zapewnianiu spersonalizowanej opieki zdrowotnej, w tym terapii genowych. Cukrzyca typu 1 jest jednym z takich warunków, w których urządzenie monitorujące do noszenia może stymulować i kontrolować ekspresję insuliny w podskórnie wszczepionych ludzkich komórkach w celu uwolnienia insuliny i przywrócenia prawidłowego poziomu cukru we krwi. Urządzenia wymagałyby interfejsu elektrogenetycznego do kontrolowania ekspresji genów. Jednak ze względu na niedostępność jakiegokolwiek funkcjonalnego interfejsu komunikacyjnego światy elektroniczne i genetyczne pozostają w dużej mierze niekompatybilne, a urządzenia ubieralne nie rozwinęły się jeszcze w celu zapewniania terapie oparte na genach.
Naukowcom z ETH Zurich w Bazylei w Szwajcarii udało się ostatnio opracować taki interfejs, który umożliwił urządzeniu elektronicznemu komunikację ze światem genetycznym za pomocą prądu stałego o niskim poziomie. Nazwany DART (technologia regulacji uruchamianej prądem stałym), generuje nietoksyczne poziomy reaktywne formy tlenu odwracalnie dostroić syntetyczne promotory. W modelu mysim jego zastosowanie skutecznie stymulowało zmodyfikowane ludzkie komórki wszczepione pod skórę w celu uwolnienia insuliny i przywrócenia poziomu cukru we krwi.
W tej chwili DART wygląda obiecująco, ale przeszedł rygory badań klinicznych i udowodnił swoją wartość pod względem bezpieczeństwa i skuteczności. W przyszłości elektroniczne urządzenia do noszenia z DART mogą być w stanie bezpośrednio zaprogramować interwencje metaboliczne.
***
Referencje:
- Kim J., i in., 2018. Bioelektronika do noszenia: noszone na ciele urządzenia elektroniczne oparte na enzymach. wg. chemia Rez. 2018, 51, 11, 2820–2828. Data publikacji: 6 listopada 2018 r. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. i wsp. 2023. Interfejs elektrogenetyczny do programowania ekspresji genów ssaków za pomocą prądu stałego. Metabolizm natury. Opublikowano: 31 lipca 2023 r. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7
***
