Tecno

Controllare la produzione di insulina con uno smartwatch: ma prima di vederlo applicato sull’uomo occorre aspettare almeno 10 anni

Ecco come funziona la rete di geni regolata dalla luce verde
CREDITO: ETH Zurigo

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 o a riposo.

Questi orologi sono diventati estremamente popolari. Un team di ricercatori dell’ETH ora vuole capitalizzare questa popolarità utilizzando i LED per controllare i geni e modificare il comportamento delle cellule attraverso la pelle. Il team è guidato da Martin Fussenegger del Dipartimento di scienza e ingegneria dei biosistemi di Basilea. Spiega la sfida a questa impresa: “Nessun sistema molecolare naturale nelle cellule umane risponde alla luce verde, quindi abbiamo dovuto costruire qualcosa di nuovo”.

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La luce verde dello smartwatch attiva il gene

Il professore dell’ETH e i suoi colleghi hanno infine sviluppato un interruttore molecolare che, una volta impiantato, può essere attivato dalla luce verde 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, dei geni che contiene – può produrre insulina o altre sostanze non appena le cellule sono esposte a luce verde. Lo spegnimento della luce disattiva l’interruttore e interrompe il processo.

Software standard

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 si proietta nella cellula si stacca e viene trasportato al nucleo cellulare dove innesca un gene che produce insulina. Quando la luce verde si spegne, il pezzo staccato si riconnette con la sua controparte incorporata nella membrana.

Controllo degli impianti con i dispositivi indossabili

I ricercatori hanno testato il loro sistema sia su cotiche di maiale che su topi vivi impiantando in essi le cellule appropriate 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 operato utilizzando dispositivi elettronici intelligenti disponibili in commercio, noti come dispositivi indossabili perché vengono indossati direttamente sulla pelle”, afferma il professore dell’ETH. 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 dieci 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.

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Riferimento

Mansouri M, Hussherr MD, Strittmatter T, Buchmann P, Xue S, Camenisch G, Fussenegger M: controllo percutaneo dei transgeni terapeutici programmato da Smart-watch. Comunicazioni Natura , 2021, 7 giugno; doi: 10.1038/s41467-021-23572-4

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