Nositelná zařízení se stala převládající a stále více se prosazují. Tato zařízení obvykle propojují biomateriály s elektronikou. Některá nositelná elektromagnetická zařízení fungují jako mechanické sběrače energie, které dodávají energii. V současné době, není k dispozici žádné „přímé elektro-genetické rozhraní“. Nositelná zařízení tedy nemohou přímo programovat genové terapie. Výzkumníci vyvinuli první přímé elektrogenetické rozhraní, které umožňuje expresi transgenu v lidských buňkách. Jmenuje se DART (technologie regulace stejnosměrným proudem ovládaná stejnosměrným proudem) a využívá stejnosměrný zdroj ke generování reaktivních forem kyslíku, které působí na syntetické promotory pro expresi. U modelu diabetické myši typu 1 zařízení stimulovalo subkutánně implantované upravené lidské buňky, aby uvolnily inzulín, který obnovil normální krev hladinu cukru.
Nositelná elektronická zařízení, jako jsou chytré hodinky, fitness trackery, VR sluchátka, chytré šperky, brýle s podporou webu, náhlavní soupravy bluetooth a mnoho zařízení souvisejících se zdravím jsou v dnešní době samozřejmostí a stále více se prosazují zejména v oblasti zdraví. Obvykle neinvazivní zařízení související se zdravím propojují biomateriály (včetně enzymů) s elektronikou a používají se k monitorování mobility, vitálních funkcí a biomarkerů v biotekutách (pot, sliny, intersticiální tekutina a slzy). Některá nositelná zařízení elektromagnetická zařízení fungují také jako mechanické sběrače energie pro dodávání energie.
Propojené nositelné zařízení hrají klíčovou roli při shromažďování údajů o zdraví jednotlivců, které se mohou hodit při poskytování personalizované zdravotní péče včetně genových terapií. Typ 1 diabetu je jedním z takových stavů, kdy by nositelné monitorovací zařízení mohlo stimulovat a kontrolovat expresi inzulínu v subdermálně implantovaných umělých lidských buňkách, aby se uvolnil inzulín a obnovila se normální hladina krevního cukru. Zařízení by potřebovala elektro-genetické rozhraní ke kontrole genové exprese. Ale kvůli nedostupnosti jakéhokoli funkčního komunikačního rozhraní zůstávají elektronické a genetické světy do značné míry nekompatibilní a nositelná zařízení se dosud nevyvinula tak, aby poskytovala genové terapie.
Výzkumníci z ETH Zurich, Basilej, Švýcarsko, nedávno uspěli ve vývoji takového rozhraní, které umožnilo elektronickému zařízení komunikovat s genetickým světem pomocí nízkoúrovňového stejnosměrného proudu. Pojmenovaná DART (technologie regulace stejnosměrným proudem) generuje netoxické úrovně reaktivní formy kyslíku k reverzibilnímu doladění syntetických promotorů. Na myším modelu jeho aplikace úspěšně stimulovala upravené lidské buňky implantované pod kůži, aby uvolnily inzulín a obnovily hladinu cukru v krvi.
V tuto chvíli vypadá DART slibně, ale prošel přísnými klinickými testy a prokázal svou hodnotu z hlediska bezpečnosti a účinnosti. V budoucnu mohou být nositelná elektronická zařízení s DART schopna přímo programovat metabolické zásahy.
***
Reference:
- Kim J., et al., 2018. Nositelná bioelektronika: elektronická zařízení nošená na těle na bázi enzymů. Acc. Chem. Res. 2018, 51, 11, 2820–2828. Datum publikace: 6. listopadu 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. et al. 2023. Elektrogenetické rozhraní pro programování exprese savčích genů stejnosměrným proudem. Metabolismus přírody. Publikováno: 31. července 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7
***
