Controllare la produzione di insulina con lo smartwatch
I ricercatori dell'ETH hanno sviluppato un interruttore genico che può essere azionato con la luce LED verde degli smartwatch disponibili in commercio: una novità che potrebbe essere utilizzata in futuro per il trattamento del diabete.
Molti orologi sportivi o smartwatch moderni hanno diodi LED integrati. Questi emettono una luce verde continua o pulsata che penetra nella pelle e viene utilizzata, tra l'altro, per misurare il polso durante l'esercizio fisico o a riposo.
Tali orologi sono ormai di uso comune. Ecco perché i ricercatori dell'ETH guidati da Martin Fussenegger del Dipartimento di Biosistemi di Basilea vogliono utilizzare questa fonte di luce per controllare i geni attraverso la pelle e modificare il comportamento delle cellule. La difficoltà è che "un sistema molecolare che reagisce alla luce verde non esiste naturalmente nelle cellule umane", sottolinea Fussenegger, "quindi abbiamo dovuto costruire qualcosa di nuovo".
Luce verde dell'orologio attivata Gene
Il professore dell'ETH e i suoi colleghi hanno finalmente sviluppato un interruttore molecolare che, una volta impiantato, può essere attivato con la luce verde degli smartwatch.
L'interruttore è accoppiato a una rete genetica che i ricercatori hanno aggiunto alle cellule umane. Per questo prototipo hanno utilizzato, come di consueto, cellule HEK. A seconda della configurazione di questa rete, cioè dei geni di cui sono dotate, possono produrre insulina, ad esempio, non appena la luce verde colpisce le cellule. Se la luce viene spenta, l'interruttore viene inattivato e il processo si arresta.
Software standard utilizzato
I ricercatori hanno utilizzato il software standard dello smartwatch e non hanno dovuto sviluppare programmi propri. Nei loro esperimenti, sono stati in grado di accendere la luce verde avviando la "running app". "Questi orologi standard possono essere utilizzati universalmente per accendere l'interruttore molecolare", afferma Fussenegger. I nuovi modelli inviano la luce a impulsi, il che è ancora meglio per mantenere in funzione la rete genetica.
L'interruttore molecolare, tuttavia, è più complicato. Nella membrana delle cellule HEK è stato inserito un complesso molecolare che è accoppiato a una controparte corrispondente, simile all'accoppiamento di un vagone ferroviario. Non appena si accende la luce verde, il pezzo che sporge all'interno della cellula si stacca e viene trasportato nel nucleo della cellula. Lì attiva un gene che produce insulina. Non appena la luce verde si spegne, la parte staccata si ricollega alla controparte ancorata nella membrana.
Controllo dell'impianto con i dispositivi indossabili
I ricercatori hanno testato il loro sistema sia su una cotenna di pancetta che su topi vivi, nei quali hanno impiantato le cellule corrispondenti e hanno legato uno smartwatch come uno zaino. Avviando il programma di funzionamento dell'orologio, i ricercatori hanno acceso la luce verde e messo in moto la cascata.
"È la prima volta che i dispositivi elettronici intelligenti disponibili in commercio, indossati sulla superficie della pelle, i cosiddetti wearables, possono essere utilizzati per controllare un impianto di questo tipo", sottolinea il professore dell'ETH. La maggior parte degli orologi ha il semaforo verde, ed è per questo che ha senso orientare un'eventuale applicazione futura in tal senso. In questo modo, gli utenti non dovrebbero acquistare un dispositivo speciale.
Tuttavia, secondo le stime di Fussenegger, ci vorranno almeno 10 anni prima che la tecnologia raggiunga la clinica. Le cellule utilizzate in questo prototipo dovrebbero essere sostituite dalle cellule dell'utente; il sistema deve inoltre superare le fasi cliniche prima di essere approvato. Gli ostacoli sono elevati: "Ad oggi, le terapie cellulari approvate sono pochissime", sottolinea Fussenegger.
Fonte: Notizie ETH
