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研究人员使用电刺激调节基因

这就是它的工作方式。包含胰岛素产生细胞和电子控制单元的装置被植入糖尿病患者体内。一旦患者吃了东西并且血糖升高,他们就可以使用智能手机上的应用程序来触发电信号,或者他们可以预先配置该应用程序(如果事先输入了餐食)。此后不久,细胞释放出必要量的胰岛素,以调节患者的血糖水平。

研究人员使用电刺激调节基因

这听起来像科幻小说,但很快就会成为现实。巴塞尔生物系统科学与工程学系ETH生物技术与生物工程学教授Martin Fussenegger领导的一组研究人员在《科学》杂志的一篇新论文中介绍了这种植入物的原型。他们的研究是第一个研究如何使用电信号直接激活和调节基因表达的研究。当在小鼠中测试他们的方法时,研究人员确定它可以很好地工作。

这位基于巴塞尔协议的科学家在开发能够响应人体特定生理状态(例如血脂水平过高或血糖水平过低)的遗传网络和植入物方面拥有丰富的经验。尽管此类网络对生化刺激有反应,但也可以通过其他外部影响(例如光)来控制它们。Fussenegger说:“长期以来,我们一直希望直接用电来控制基因表达;现在我们终于成功了。”

电路板和电池盒握住钥匙

研究人员设计的植入物由几个部分组成。一侧有一个容纳接收器和控制电子设备的印刷电路板(PCB);另一个是装有人类细胞的胶囊。将PCB连接到电池容器是一根细电缆。

来自人体外部的无线电信号激活植入物中的电子设备,然后将电子信号直接传输到细胞。电信号刺激钙和钾通道的特殊结合。反过来,这触发了控制胰岛素基因的细胞中的信号级联反应。随后,细胞机械将胰岛素加载到囊泡中,电信号使囊泡与细胞膜融合,在几分钟内释放出胰岛素。

即将推出:身体的互联网

Fussenegger在此最新开发中看到了一些优势。他解释说:“我们的植入物可以连接到网络世界。”医生或患者可以使用应用程序直接干预并触发胰岛素产生,一旦植入物传输了必要的生理数据,他们也可以通过互联网进行远程操作。Fussenegger说:“这种设备将使人们能够完全集成到数字世界中,并成为物联网甚至身体互联网的一部分。”

当谈到黑客攻击的潜在风险时,他采取了头脑冷静的观点:“人们已经佩戴起搏器,从理论上讲,它们很容易受到网络攻击,但是这些设备具有足够的保护。这是我们必须在植入物中植入的东西。也一样。”他说。

就目前情况而言,他看到的最大挑战是事物的遗传方面。为了确保不会损坏细胞和基因,他和他的团队需要对可以使用的最大电流进行进一步研究。研究人员还必须优化电子设备与电池之间的连接。

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点击次数:更新时间2020-06-04【打印此页】??【关闭
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