Prototyp nositelného zařízení prokázal nový způsob spouštění genové exprese, a sice pomocí elektrického proudu pouštěného přímo do buněk. Technologie by mohla v budoucnu vést k implantátům, které lidem pomohou léčit různé genetické obtíže a onemocnění.
Vědci se snaží ovládnout genovou expresi
Geny udávají buňkám pokyny k tomu, jak vytvářet proteiny. Téměř každá buňka v těle obsahuje kopii všech genů, ale jen některé z nich jsou v každé buňce exprimované (tedy aktivované), čímž dochází k diferenciaci v rámci jednotlivých tkání. Exprese genů je poměrně složitý proces, který dokáže ovlivnit celá řada vnitřních i vnějších činitelů. Pokud se pak některý gen aktivuje nesprávně, dochází ke genetickým poruchám. Řízená kontrola exprese je tak cílem celé řady vědců věnujících se této problematice.
Metoda je známá teprve několik let
Již dnes má přitom moderní věda a medicína řadu způsobů, jak expresi řídit. Lze tak činit za pomocí léků, ale také světlem či právě elektřinou. Poslední zmiňovaný případ byl detailněji prozkoumán teprve v roce 2020, kdy tým ze Švýcarského federálního technologického institutu (ETH) v Curychu použil elektřinu k úpravě buněk slinivky břišní. Ty byly implantované diabetickým myším, aby po stimulaci elektrickým proudem produkovaly inzulin.
Drobný přístroj z roku 2020 se skládal z desky plošných spojů připojené k malé kapsli s upravenými buňkami. Celé zařízení pak muselo být implantováno do těla. Myši pak byly vystaveny po několik hodin účinkům vysokonapěťových signálů, které byly spouštěčem samotné exprese.
Technologie DART je mnohem bezpečnější i efektivnější
Vědci nyní vyvinuli bezpečnější a účinnější způsob spouštění genové exprese pomocí elektřiny. Nová metoda se nazývá stejnosměrná regulační technologie a nese anglickou zkratku DART. Její fungování popsali autoři odborného článku v časopise Nature. Do těla je nutné vpravit pouze samotnou kapsli s buňkami, přičemž elektrický proud je dodáván z externího zdroje prostřednictvím páru akupunkturních jehel umístěných v kůži. U pěti myších modelů cukrovky pouhých 10 sekund této stimulace denně spustilo buňky k produkci dostatečného množství inzulínu, aby se stabilizovala hladina cukru v krvi. V porovnání s předchozí technologií zde navíc stačí nízké množství napětí pro aktivaci samotné exprese.
Dočkáme se testování na lidech?
Vědci zatím mají k dispozici pouze předběžné výsledky této studie, a není tak jasné, zda-li se technologii podaří přenést ze zvířecích modelů i na lidi. V tomto případě by totiž bylo zapotřebí větší množství buněk, které by musel člověk v kapslích přijímat pravidelně. I tak však může technologie DART přinést medicíně spoustu nových a užitečných informací. Podle autorů výše uvedené studie je přímé nízkonapěťové řízení buněčné léčby skokem vpřed a představuje chybějící článek, který v nepříliš vzdálené budoucnosti umožní malým elektrickým zařízením ovládat geny.
Zdroje:
https://www.nature.com/articles/d41586-023-02461-4
https://www.sciencealert.com/experiment-reveals-human-genes-can-be-controlled-with-electricity
