Usando estímulo eléctrico para regular genes – ScienceDaily

Así es como funciona. Un dispositivo que contiene células productoras de insulina y una unidad de control electrónico se implanta en el cuerpo de un diabético. Tan pronto como el paciente come algo y su nivel de azúcar en la sangre aumenta, pueden usar una aplicación en su teléfono inteligente para activar una señal eléctrica, o pueden preconfigurar la aplicación para que haga esto automáticamente si se ingresó la comida con anticipación. Poco tiempo después, las células liberan la cantidad necesaria de insulina producida para regular el nivel de azúcar en la sangre del paciente.

Esto puede sonar a ciencia ficción, pero pronto podría convertirse en realidad. Un equipo de investigadores dirigido por Martin Fussenegger, profesor de Biotecnología y Bioingeniería de la ETH en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas en Basilea, presentó su prototipo para tal implante en un nuevo artículo en la revista Ciencias. Su estudio es el primero en examinar cómo la expresión génica se puede activar y regular directamente mediante señales eléctricas. Al probar su enfoque en ratones, los investigadores establecieron que funcionaba perfectamente.

Los científicos con sede en Basilea tienen una gran experiencia en el desarrollo de redes genéticas e implantes que responden a estados fisiológicos específicos del cuerpo, como los niveles de lípidos en la sangre que son demasiado altos o los niveles de azúcar en la sangre que son demasiado bajos. Aunque tales redes responden a estímulos bioquímicos, también pueden controlarse mediante influencias externas alternativas como la luz. “Hemos querido controlar directamente la expresión génica utilizando electricidad durante mucho tiempo; ahora finalmente lo hemos logrado”, dice Fussenegger.

Una placa de circuito y un contenedor celular sostienen la llave

El implante que los investigadores han diseñado se compone de varias partes. Por un lado, tiene una placa de circuito impreso (PCB) que acomoda el receptor y la electrónica de control; Por otro lado hay una cápsula que contiene células humanas. Conectar la PCB al contenedor de la celda es un cable pequeño.

Una señal de radio desde el exterior del cuerpo activa la electrónica en el implante, que luego transmite señales eléctricas directamente a las células. Las señales eléctricas estimulan una combinación especial de canales de calcio y potasio; a su vez, esto desencadena una cascada de señalización en la célula que controla el gen de la insulina. Posteriormente, la maquinaria celular carga la insulina en vesículas que las señales eléctricas hacen que se fusionen con la membrana celular, liberando la insulina en cuestión de minutos.

Próximamente: la Internet del cuerpo

Fussenegger ve varias ventajas en este último desarrollo. “Nuestro implante podría estar conectado al universo cibernético”, explica. Los médicos o pacientes podrían usar una aplicación para intervenir directamente y activar la producción de insulina, algo que también podrían hacer de forma remota a través de Internet tan pronto como el implante haya transmitido los datos fisiológicos necesarios. “Un dispositivo de este tipo permitiría a las personas integrarse completamente en el mundo digital y convertirse en parte de Internet de las cosas, o incluso de Internet del cuerpo”, dice Fussenegger.

Cuando se trata del riesgo potencial de ataques de piratas informáticos, adopta una visión sensata: “Las personas ya usan marcapasos que son teóricamente vulnerables a los ataques cibernéticos, pero estos dispositivos tienen protección suficiente. Eso es algo que tendríamos que incorporar en nuestros implantes, también “, dice.

Tal como están las cosas, el mayor desafío que ve está en el lado genético de las cosas. Para asegurarse de que no se causen daños a las células y los genes, él y su grupo deben realizar más investigaciones sobre la corriente máxima que se puede utilizar. Los investigadores también deben optimizar la conexión entre la electrónica y las células.

Y un obstáculo final para superar es encontrar una forma nueva, más fácil y más conveniente de reemplazar las células utilizadas en el implante, algo que debe hacerse aproximadamente cada tres semanas. Para sus experimentos, Fussenegger y su equipo de investigadores adjuntaron dos cuellos de relleno a su prototipo para reemplazar las células; Quieren encontrar una solución más práctica.

Sin embargo, antes de que su sistema pueda usarse en humanos, aún debe pasar una serie completa de pruebas clínicas.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por ETH Zurich. Original escrito por Peter Rüegg. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

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