מכשיר לביש מתקשר עם מערכות ביולוגיות כדי לשלוט בביטוי הגנים 

מכשירים לבישים הפכו נפוצים ותופסים מקום יותר ויותר. מכשירים אלה בדרך כלל מתממשקים בין חומרים ביולוגיים לאלקטרוניקה. כמה מכשירים אלקטרו-מגנטיים לבישים פועלים כקוצרי אנרגיה מכנית כדי לספק אנרגיה. כיום, no “direct electro-genetic interface” is available. Hence, wearable devices cannot directly program gene-based therapies. Researchers have developed the first direct electro-genetic interface which enables transgene expression in human cells. Named DART (DC current-actuated regulation technology), it uses a DC supply to generate reactive oxygen species that act on synthetic promoters for expression. In a type 1 diabetic mouse model, the device stimulated subcutaneously implanted engineered human cells to release insulin that restored normal דם רמת סוכר.  

מכשירי אלקטרוניקה לבישים כגון שעונים חכמים, מעקבי כושר, אוזניות VR, תכשיטים חכמים, משקפי אינטרנט, אוזניות Bluetooth ומכשירים רבים הקשורים לבריאות הם דבר שבשגרה בימינו ותופסים מקום יותר ויותר בתחום הבריאות. בדרך כלל מכשירים לא פולשניים הקשורים לבריאות מתממשקים בין חומרים ביולוגיים (כולל אנזימים) לאלקטרוניקה ומשמשים לניטור ניידות, סימנים חיוניים וסמנים ביולוגיים בנוזלים ביולוגיים (זיעה, רוק, נוזל בין תאי ודמעות). כמה מכשירים לבישים מכשירים אלקטרו-מגנטיים פועלים גם כקוצרי אנרגיה מכנית כדי לספק אנרגיה.  

מחוברים מכשירים לבישים ממלאים תפקיד מפתח באיסוף נתונים בריאותיים של אנשים שיכולים להועיל במתן טיפול רפואי מותאם אישית כולל טיפולים מבוססי גנים. סוכרת מסוג 1 הוא מצב כזה שבו מכשיר ניטור לביש יכול לעורר ולשלוט בביטוי של אינסולין בתאים מהונדסים תת-עוריים המושתלים כדי לשחרר אינסולין ולהחזיר את רמת הסוכר בדם תקינה. מכשירים יצטרכו ממשק אלקטרו-גנטי כדי לשלוט בביטוי הגנים. אבל בגלל חוסר הזמינות של ממשק תקשורת פונקציונלי כלשהו, ​​העולמות האלקטרוניים והגנטיים נותרו כמעט בלתי תואמים, וציוד לביש עדיין לא התפתח כדי לספק טיפולים מבוססי גנים.  

חוקרים ב-ETH ציריך, באזל, שוויץ הצליחו לאחרונה לפתח ממשק כזה שאיפשר למכשיר אלקטרוני לתקשר עם העולם הגנטי באמצעות זרם DC ברמה נמוכה. בשם DART (טכנולוגיית ויסות המופעלת בזרם ישיר), זה מייצר רמות לא רעילות של מיני חמצן תגובתי כדי לכוונן באופן הפיך מקדמים סינתטיים. במודל של עכבר, היישום שלו עורר בהצלחה תאים אנושיים מהונדסים שהושתלו מתחת לעור כדי לשחרר אינסולין ולהחזיר את רמת הסוכר בדם.  

כרגע, DART נראה מבטיח, אבל הוא עבר את קשיחות הניסויים הקליניים והוכיח את ראויותו מבחינת בטיחות ויעילות. בעתיד, מכשירים אלקטרוניים לבישים עם DART עשויים להיות בעמדה לתכנת התערבויות מטבוליות ישירות. 

*** 

הפניות:  

1. קים ג'יי, et al., 2018. ביו-אלקטרוניקה לבישה: מכשירים אלקטרוניים מבוססי-אנזים. Acc. Chem. מילון 2018, 51, 11, 2820–2828. תאריך פרסום: 6 בנובמבר 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451  

2. Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. ואח'. 2023. ממשק אלקטרו-גנטי לתכנות ביטוי גנים של יונקים באמצעות זרם ישר. מטבוליזם של הטבע. פורסם: 31 ביולי 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7  

***