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研究人员用智能手表激活基因以控制胰岛素分泌

2021-06-08 07:33 · 稿源: cnbeta

许多现代健身追踪器和智能手表都集成了LED,它们发出的绿光,无论是连续的还是脉冲的,都能穿透皮肤,可以用来测量佩戴者在体育活动中或休息时的心率。这些手表已经变得非常流行。一个研究团队现在想利用这种流行,在皮肤上使用LED来控制基因和改变细胞的行为。

Green-Light-Regulated-Gene-Network.jpg

该团队由巴塞尔生物系统科学与工程系的Martin Fussenegger领导。他解释了这项工作的挑战,他表示人类细胞中没有自然发生的分子系统对绿光作出反应,所以我们必须建立新的东西。

研究人员最终开发了一个分子开关,一旦植入,就可以通过智能手表的绿光激活。该开关与研究人员引入人类细胞的一个基因网络有关。按照惯例,他们使用HEK 293细胞作为原型。根据它包含的基因,只要细胞暴露在绿光下,它就能产生胰岛素或其他物质。关掉光线会使开关失活,并停止这一过程。

由于他们使用了标准的智能手表软件,研究人员没有必要开发专用程序。在他们的测试中,他们通过启动运行中的应用程序来打开绿灯。新的模型会发出光脉冲,这甚至更适合于保持基因网络的运行。然而,分子开关更加复杂。一个分子复合物被整合到细胞的膜上,并与一个连接件相连,类似于铁路车厢的联接。一旦发出绿光,投射到细胞中的组件就会脱离,并被运送到细胞核中,在那里触发一个产生胰岛素的基因。当绿光熄灭时,分离的部件与嵌入膜中的对应部件重新连接。

研究人员在猪皮和活体小鼠身上测试了他们的系统,将适当的细胞植入小鼠体内,并像背包一样绑上一个智能手表。打开手表的运行程序,研究人员打开了绿灯,以激活级联。然而研究人员表示,这种技术至少在十年内似乎不太可能进入临床实践。这个原型中使用的细胞将必须由用户自己的细胞来替代。此外,该系统必须经过临床阶段才能被批准,这意味着存在重大的监管障碍。到目前为止,只有极少数的细胞疗法得到批准。

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