В Швейцарской высшей технической школе Цюриха разработали переключатель генов, которым можно управлять при помощи света зелёных светодиодов, использующихся в имеющихся в продаже умных часах. Подобный подход в будущем можно будет использовать для помощи диабетикам. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Во многих современных фитнес-трекерах и умных часах присутствуют встроенные светодиоды. Испускаемый ими зелёный свет проникает через кожу и позволяет измерять пульс носителя.

Команда швейцарских исследователей хочет воспользоваться популярностью этих устройств и использовать светодиоды для управления генами и изменения поведения клеток прямо через кожу. Как объясняет ведущий исследователь, профессор Мартин Фассенеггер, в клетках человека нет естественной молекулярной системы, реагирующей на зелёный свет, поэтому им пришлось создавать её с нуля.

В итоге у них получилось разработать молекулярный переключатель, который после имплантации можно активировать зелёным светом. Переключатель связан с сетью генов, введённых учёными в клетки человека. В качестве прототипа они использовали клетки HEK 293 – стандартный подопытный материал для биологов. В зависимости от настроек, эта сеть может производить инсулин или другие вещества после активации зелёным светом. Отключение света прекращает этот процесс.

Принципиальная схема работы сети

С часами проблем не было, поскольку стандартные модели позволяют включать светодиоды по запросу. А вот сделать переключатель было сложнее. Молекулярный комплекс был интегрирован в мембрану клеток. При включении зелёного света нужная часть комплекса отсоединялась и проходила в ядро клетки, где активировала ген, производящий инсулин. При выключении света отсоединившаяся часть вновь соединялась со своей парой, интегрированной в мембрану.

Исследователи проверили свою систему на тканях свиньи и живых мышах, имплантируя в них нужные клетки. По словам профессора, впервые подобным имплантатом управляли при помощи обычных коммерческих электронных устройств. Однако, по его словам, до того, как подобная практика доберётся до медицинских учреждений, пройдёт ещё не менее десяти лет. Для её реализации нужно будет использовать собственные клетки пациента, а кроме технических вопросов будут ещё и проблемы регуляторного характера. Он говорит, что на текущий момент регуляторы одобрили всего лишь несколько видов клеточной терапии.