Vědecká revoluce: Lidské geny lze ovládat pomocí elektřiny

„Chybějící článek“. Tak nazývá tým výzkumníků přenositelné zařízení DART, schopné ovládat lidské geny. Studie, která byla zveřejněna v časopise Nature, odkrývá způsob, jak bojovat s lidskými nemocemi pomocí genové a buněčné terapie.

Průlomový experiment

V poslední době dochází k velkému nárůstu zájmu o přenosná zdravotnická zařízení zaměřená na lidské zdraví, jako jsou například fitness trackery, měřiče krevního tlaku a přenosné elektrokardiogramy. Tato chytrá zařízení se stala dnes již nezbytným nástrojem pro mnoho lékařů a pacientů, což vedlo výzkumné pracovníky v oboru k dalšímu vývoji platforem, sloužících pro sběr zdravotních údajů i provádění lékařských zákroků.

V návaznosti na tento novodobý trend se tak v novém experimentu skupině vědců podařilo spustit produkci inzulínu v lidských buňkách za pomoci vysílání elektrického proudu přes elektrogenetické rozhraní. To následně aktivuje cílené geny. Budoucí využití tohoto průlomového způsobu a ovládání lidského DNA pomocí elektřiny by mělo směřovat k léčbě široké škály onemocnění, včetně cukrovky.

Elektrické ladění genové aktivity savců připravuje půdu pro nositelnou elektronicky řízenou genovou expresi s potenciálem propojit lékařské zákroky s tzv. internetem těla (IoB) a internetem věcí (IoT).

„Pevně doufáme, že tato technologie umožní nositelným elektrogenetickým zařízením přímo programovat metabolické zákroky,“ uvádí se ve výzkumu. „Elektronické a biologické systémy fungují radikálně odlišným způsobem a jsou do značné míry nekompatibilní kvůli absenci funkčního komunikačního rozhraní.“

Skok kupředu

„Biologické systémy jsou analogové, naprogramované genetikou, pomalu se aktualizují evolucí a jsou řízeny ionty proudícími izolovanými membránami. Oproti tomu elektronické systémy jsou digitální, naprogramované snadno aktualizovatelným softwarem a řízené elektrony proudícími izolovanými vodiči,“ vysvětlují autoři v čele s molekulárním biologem Jinboem Huangem.

„Elektrogenetická rozhraní, která by umožnila elektronickým zařízením řídit genovou expresi, zůstávají chybějícím článkem na cestě k plné kompatibilitě elektronického a genetického světa,“ popisují autoři tento nový revoluční způsob.

Výzkumníci takto navazují na svou dřívější studii, publikovanou v roce 2020 ve vědeckém magazínu Science. Ta poukázala na možnost implantovat lidské buňky slinivky břišní do myší s cukrovkou typu 1, a to právě za pomocí elektřiny. Cílem této práce bylo vrátit hladinu glukózy v myší krvi na nezávadnou úroveň, což se opravdu podařilo.

Naděje pro vědu i zdravotnictví

Huang a kolegové uvádějí, že toto elektrické ladění genové aktivity savců připravuje půdu pro nositelnou elektronicky řízenou genovou expresi s potenciálem propojit lékařské zákroky s tzv. internetem těla (IoB) a internetem věcí (IoT).

„Ačkoli jsme si pro ověření konceptu vybrali výrobu inzulínu řízenou pomocí DART, mělo by být jednoduché propojit řízení pomocí DART s výrobou a dávkováním široké škály různých léků. Věříme, že jednoduchá elektrogenetická rozhraní jako DART, která funkčně propojují analogové biologické systémy s digitálními elektronickými zařízeními, jsou velkým příslibem pro různé budoucí genové i buněčné terapie,“ uzavírá tým svoji přelomovou studii.