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, 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 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
***
