طور الباحثون مفتاحًا جينيًا يمكن أن تقلبه الساعات الذكية التجارية ذات الضوء الأخضر LED ، وهو نهج يمكن استخدامه لعلاج مرض السكري في المستقبل.

تتميز العديد من أجهزة تتبع اللياقة البدنية والساعات الذكية الحديثة بمصابيح LED مدمجة. الضوء الأخضر المنبعث ، سواء كان مستمرًا أو نابضًا ، يخترق الجلد ويمكن استخدامه لقياس معدل ضربات قلب مرتديها أثناء النشاط البدني أو أثناء الراحة.

أصبحت هذه الساعات شعبية للغاية. يريد فريق من الباحثين الآن الاستفادة من هذه الشعبية باستخدام مصابيح LED للتحكم في الجينات وتغيير سلوك الخلايا عبر الجلد.

يوضح Martin Fussenegger من قسم علوم وهندسة النظم الحيوية في ETH Zurich التحدي الذي يواجه هذه المهمة: "لا يوجد نظام جزيئي طبيعي في الخلايا البشرية يستجيب للضوء الأخضر ، لذلك كان علينا بناء شيء جديد."

طور الباحثون في النهاية مفتاحًا جزيئيًا يمكن تنشيطه بمجرد زرعه بواسطة اللون الأخضر ضوء من ساعة ذكية.

التبديل مرتبط بشبكة جينية أدخلها الباحثون في الخلايا البشرية. كما هو معتاد ، استخدموا خلايا HEK 293 للنموذج الأولي. اعتمادًا على تكوين هذه الشبكة - بعبارة أخرى ، الجينات التي تحتوي عليها - يمكن أن تنتجها الانسولين أو مواد أخرى بمجرد تعرض الخلايا للضوء الأخضر. يؤدي إطفاء الضوء إلى تعطيل المفتاح وإيقاف العملية.

نظرًا لاستخدامهم برنامج smartwatch القياسي ، لم تكن هناك حاجة للباحثين لتطوير برامج مخصصة. أثناء اختباراتهم ، قاموا بتشغيل الضوء الأخضر عن طريق بدء تشغيل التطبيق.

يقول فوسينجر: "توفر الساعات الجاهزة حلاً شاملاً لقلب التبديل الجزيئي". تُصدر النماذج الجديدة نبضات ضوئية ، وهي أكثر ملاءمة للحفاظ على عمل شبكة الجينات.

ومع ذلك ، فإن التبديل الجزيئي أكثر تعقيدًا. تم دمج مركب جزيئي في غشاء الخلايا وربطه بقطعة متصلة ، على غرار اقتران عربة السكك الحديدية. بمجرد انبعاث الضوء الأخضر ، ينفصل المكون الذي يدخل الخلية وينتقل إلى نواة الخلية حيث يؤدي إلى لإنتاج الأنسولين الجين. عندما ينطفئ الضوء الأخضر ، تعيد القطعة المنفصلة الاتصال بنظيرتها المضمنة في الغشاء.

اختبر الباحثون نظامهم على قشرة لحم الخنزير والفئران الحية عن طريق زرع الخلايا المناسبة فيها وربط ساعة ذكية بها مثل حقيبة الظهر. عند فتح برنامج تشغيل الساعة ، قام الباحثون بتشغيل الضوء الأخضر لتفعيل الشلال.

يقول فوسينجر: "إنها المرة الأولى التي يتم فيها تشغيل غرسة من هذا النوع باستخدام أجهزة إلكترونية ذكية ومتاحة تجاريًا - تُعرف باسم الأجهزة القابلة للارتداء لأنها تُلبس مباشرة على الجلد". تنبعث معظم الساعات من الضوء الأخضر ، وهو أساس عملي لتطبيق محتمل حيث لا حاجة للمستخدمين لشراء جهاز خاص.

وفقًا لفوسنيغر ، يبدو من غير المحتمل أن تدخل هذه التقنية في الممارسة السريرية لمدة 10 سنوات أخرى على الأقل. يجب استبدال الخلايا المستخدمة في هذا النموذج الأولي بخلايا المستخدم الخاصة. علاوة على ذلك ، يجب أن يمر النظام بالمراحل السريرية قبل الموافقة عليه ، مما يعني وجود عقبات تنظيمية كبيرة.

يقول فوسينجر: "حتى الآن ، تمت الموافقة على عدد قليل جدًا من العلاجات الخلوية".

يظهر البحث في طبيعة الاتصالات.

المصدر ETH زيورخ