Πολλά μοντέρνα smartwatches (έξυπνα ρολόγια) και fitness trackers (συσκευές παρακολούθησης φυσικής κατάστασης) έχουν ενσωματωμένα LED. Αυτά εκπέμπουν ένα πράσινο φως, που είτε είναι συνεχόμενο είτε αναβοσβήνει, και διεισδύει στο δέρμα ώστε να μετρά τους παλμούς του χρήστη κατά τη διάρκεια άσκησης ή όταν ξεκουράζεται.
Τα ρολόγια αυτά είναι ιδιαίτερα δημοφιλή. Ομάδα ερευνητών από το πανεπιστήμιο ETH στη Ζυρίχη, θέλει να επωφεληθεί από την τεχνολογία αυτή, χρησιμοποιώντας τα LED για να ελέγχει τα γονίδια και να αλλάζει τη συμπεριφορά των κυττάρων μέσα από το δέρμα. Επικεφαλής της ομάδας είναι ο Martin Fussenegger από το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Βιοσυστημάτων στην Βασιλεία της Ελβετίας και μας εξηγεί τις προκλήσεις σε αυτό το εγχείρημα: «Δεν υπάρχει μοριακό σύστημα στα ανθρώπινα κύτταρα που να παράγεται φυσικά και να ανταποκρίνεται στο πράσινο φως, έτσι έπρεπε να δημιουργήσουμε κάτι καινούριο».
Το πράσινο φως του smartwatch ενεργοποιεί το γονίδιο
Ο καθηγητής του ETH και οι συνάδελφοί του κατασκεύασαν έναν μοριακό διακόπτη που, αφού εμφυτευτεί, μπορεί να ενεργοποιηθεί από το πράσινο φως ενός smartwatch.
Ο διακόπτης συνδέεται με ένα δίκτυο γονιδίων που οι ερευνητές εισήγαγαν στα ανθρώπινα κύτταρα. Χρησιμοποίησαν κύτταρα HEK 293 για το πρωτότυπο. Ανάλογα με τη διαμόρφωση αυτού του δικτύου – δηλαδή με τα γονίδια που περιέχει – μπορεί να παράγει ινσουλίνη ή άλλες ουσίες μόλις τα κύτταρα εκτεθούν στο πράσινο φως. Όταν το φως σβήνει, ο διακόπτης απενεργοποιείται και η διαδικασία σταματά.
Τυπικό λογισμικό
Καθώς χρησιμοποίησαν τυπικό λογισμικό για smartwatch, οι ερευνητές δε χρειάστηκε να αναπτύξουν συγκεκριμένα προγράμματα. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, άνοιγαν το πράσινο φως ανοίγοντας την σχετική εφαρμογή. «Ρολόγια του εμπορίου προσφέρουν παγκόσμια λύση για την ενεργοποίηση του μοριακού διακόπτη», λέει ο Fussenegger. Τα πιο καινούρια μοντέλα εκπέμπουν απαλούς παλμούς, που είναι ακόμη καταλληλότεροι για τη διατήρηση του γονιδιακού δικτύου.»
Ωστόσο, ο μοριακός διακόπτης είναι πιο πολύπλοκος. Ένα σύμπλεγμα μορίων ενσωματώθηκε στη μεμβράνη των κυττάρων και προσδέθηκε σε ένα συνδετικό κομμάτι, παρόμοια με την σύνδεση ενός βαγονιού τρένου. Μόλις ανάψει το πράσινο φως, το συστατικό που προβάλλεται μέσα στο κύτταρο αποκολλάται και μεταφέρεται στον πυρήνα του κυττάρου όπου ενεργοποιεί ένα ινσουλινοπαραγωγό κύτταρο. Όταν το πράσινο φως σβήσει, το κομμάτι που αποκόπηκε επανασυνδέεται με το ομόλογό του που βρίσκεται ενσωματωμένο στην μεμβράνη.
Έλεγχος εμφυτευμάτων με φορητή τεχνολογία
Οι ερευνητές δοκίμασαν το σύστημα τους σε κομμάτια χοιρινού και σε ζωντανά ποντίκια, εμφυτεύοντάς τους τα απαραίτητα κύτταρα και στερεώνοντας πάνω τους ένα έξυπνο ρολόι, σαν σακίδιο. Μόλις άνοιξαν το πρόγραμμα λειτουργίας του ρολογιού, οι ερευνητές άνοιξαν το πράσσινο φως για να ξεκινήσουν τη διαδικασία.
«Είναι η πρώτη φορά που χρησιμοποιείται εμφύτευμα τέτοιου είδους μέσω εμπορικά διαθέσιμων, έξυπνων ηλεκτρονικών συσκευών που τις φοράμε απευθείας στο δέρμα», είπε ο καθηγητής του ETH. Τα περισσότερα ρολόγια εκπέμπουν πράσινο φως, που τα καθιστά πρακτική βάση για πιθανή εφαρμογή, καθώς οι χρήστες δεν χρειάζεται να αγοράσουν ειδική συσκευή.
Ωστόσο, σύμφωνα με τον Fussenegger, φαίνεται απίθανο η τεχνολογία αυτή να φτάσει σε κλινικές δοκιμές μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια. Τα κύτταρα που χρησιμοποιήθηκαν στο πρωτότυπο θα πρέπει να αντικατασταθούν από τα κύτταρα του χρήστη. Επιπλέον, το σύστημα πρέπει να περάσει από φάσεις κλινικών δοκιμών πριν εγκριθεί, που σημαίνει ότι θα πρέπει να ξεπεραστούν εμπόδια κανονισμών. «Μέχρι σήμερα, πολύ λίγες κυτταρικές θεραπείες έχουν εγκριθεί» λέει ο Fussenegger.
Πηγή: Phys.org
