I ricercatori hanno sviluppato un interruttore genetico che gli smartwatch commerciali a luce LED verde emettono può "capovolgere", un approccio che potrebbe essere utilizzato per curare il diabete in futuro.

Molti fitness tracker e smartwatch moderni sono dotati di LED integrati. La luce verde emessa, continua o pulsata, penetra nella pelle e può essere utilizzata per misurare la frequenza cardiaca di chi la indossa durante l'attività fisica oa riposo.

Questi orologi sono diventati estremamente popolari. Un team di ricercatori ora vuole capitalizzare questa popolarità utilizzando i LED per controllare i geni e modificare il comportamento delle cellule attraverso la pelle.

Martin Fussenegger del dipartimento di scienza e ingegneria dei biosistemi dell'ETH di Zurigo spiega la sfida a questa impresa: "Nessun sistema molecolare naturale nelle cellule umane risponde alla luce verde, quindi abbiamo dovuto costruire qualcosa di nuovo".

I ricercatori hanno infine sviluppato un interruttore molecolare che, una volta impiantato, può essere attivato dal verde leggera di uno smartwatch.

L'interruttore è collegato a una rete di geni che i ricercatori hanno introdotto nelle cellule umane. Come di consueto, hanno utilizzato celle HEK 293 per il prototipo. A seconda della configurazione di questa rete, in altre parole, i geni che contiene, può produrre insulina o altre sostanze non appena le cellule sono esposte alla luce verde. Lo spegnimento della luce disattiva l'interruttore e interrompe il processo.

Poiché utilizzavano il software standard per smartwatch, non era necessario che i ricercatori sviluppassero programmi dedicati. Durante i loro test, hanno acceso la luce verde avviando l'app in esecuzione.

"Gli orologi standard offrono una soluzione universale per capovolgere l'interruttore molecolare", afferma Fussenegger. I nuovi modelli emettono impulsi luminosi, che sono ancora più adatti a mantenere in funzione la rete genetica.

L'interruttore molecolare è più complicato, tuttavia. Un complesso di molecole è stato integrato nella membrana delle cellule e collegato ad un pezzo di collegamento, simile all'aggancio di un vagone ferroviario. Non appena viene emessa luce verde, il componente che sporge nella cellula si stacca e viene trasportato al nucleo cellulare dove innesca un produzione di insulina gene. Quando la luce verde si spegne, il pezzo staccato si riconnette con la sua controparte incorporata nella membrana.

I ricercatori hanno testato il loro sistema sia su cotiche di maiale che su topi vivi impiantando le cellule appropriate al loro interno e fissando uno smartwatch come uno zaino. Aprendo il programma in esecuzione dell'orologio, i ricercatori hanno acceso la luce verde per attivare la cascata.

"È la prima volta che un impianto di questo tipo viene utilizzato utilizzando dispositivi elettronici intelligenti disponibili in commercio, noti come dispositivi indossabili perché vengono indossati direttamente sulla pelle", afferma Fussenegger. La maggior parte degli orologi emette una luce verde, una base pratica per una potenziale applicazione in quanto non è necessario che gli utenti acquistino un dispositivo speciale.

Secondo Fussenegger, però, sembra improbabile che questa tecnologia entri nella pratica clinica per almeno altri 10 anni. Le celle utilizzate in questo prototipo dovrebbero essere sostituite dalle celle dell'utente. Inoltre, il sistema deve passare attraverso le fasi cliniche prima di poter essere approvato, il che significa grandi ostacoli normativi.

"Ad oggi, sono state approvate solo pochissime terapie cellulari", afferma Fussenegger.

La ricerca appare in Nature Communications.

Fonte: Politecnico federale di Zurigo