חוקרים פיתחו מתג גנים שאור ה-LED הירוק פולטים שעונים חכמים מסחריים יכול "להעיף", גישה שיכולה לשמש לטיפול בסוכרת בעתיד.

עוקבי כושר ושעונים חכמים מודרניים רבים כוללים נוריות LED משולבות. האור הירוק הנפלט, בין אם מתמשך ובין אם דופק, חודר לעור וניתן להשתמש בו למדידת קצב הלב של הלובש אותו במהלך פעילות גופנית או בזמן מנוחה.

שעונים אלה הפכו פופולריים ביותר. צוות חוקרים רוצה כעת לנצל את הפופולריות הזו באמצעות נוריות ה-LED כדי לשלוט בגנים ולשנות את התנהגות התאים דרך העור.

מרטין פוסנגר מהמחלקה למדע והנדסה של ביו-סיסטם ב-ETH ציריך מסביר את האתגר של התחייבות זו: "שום מערכת מולקולרית הקיימת באופן טבעי בתאים אנושיים מגיבה לאור ירוק, אז היינו צריכים לבנות משהו חדש".

החוקרים פיתחו בסופו של דבר מתג מולקולרי שאחרי השתלתו ניתן להפעיל את הירוק אוֹר של שעון חכם.

המתג מקושר לרשת גנים שהחוקרים הכניסו לתאים אנושיים. כמקובל, הם השתמשו בתאי HEK 293 עבור אב הטיפוס. בהתאם לתצורה של הרשת הזו - במילים אחרות, הגנים שהיא מכילה - היא יכולה לייצר אינסולין או חומרים אחרים ברגע שהתאים נחשפים לאור ירוק. כיבוי האור משבית את המתג ועוצר את התהליך.

מכיוון שהם השתמשו בתוכנת השעון החכם הסטנדרטית, לא היה צורך בפיתוח של תוכניות ייעודיות מהחוקרים. במהלך הבדיקות שלהם, הם הדליקו את האור הירוק על ידי הפעלת אפליקציית הריצה.

"שעוני המדף מציעים פתרון אוניברסלי להפיכת המתג המולקולרי", אומר פוסנגר. דגמים חדשים פולטים פולסי אור, שמתאימים אפילו יותר לשמירה על רשת הגנים פועלת.

עם זאת, המתג המולקולרי מסובך יותר. קומפלקס מולקולות שולב בממברנה של התאים וקושר לחלק מחבר, בדומה לצימוד של קרון רכבת. ברגע שנפלט אור ירוק, הרכיב שמבצבץ לתוך התא מתנתק ומועבר לגרעין התא שם הוא מפעיל מייצר אינסולין גֵן. כאשר האור הירוק נכבה, החלק המנותק מתחבר מחדש עם מקבילו המוטבע בממברנה.

החוקרים בדקו את המערכת שלהם הן על קליפת חזיר והן על עכברים חיים על ידי השתלת התאים המתאימים לתוכם וחגורת שעון חכם כמו תיק גב. בפתיחת תוכנית הריצה של השעון הפעילו החוקרים את האור הירוק כדי להפעיל את המפל.

"זו הפעם הראשונה ששתל מסוג זה מופעל תוך שימוש במכשירים אלקטרוניים חכמים זמינים מסחרית - המכונים רכיבים לבישים מכיוון שהם לובשים ישירות על העור", אומר פוסנגר. רוב השעונים פולטים אור ירוק, בסיס מעשי ליישום פוטנציאלי מכיוון שאין צורך ברכישת מכשיר מיוחד.

עם זאת, לדברי פוסנגר, לא סביר שהטכנולוגיה הזו תיכנס לפרקטיקה הקלינית לפחות עוד 10 שנים. התאים המשמשים באב טיפוס זה יצטרכו להיות מוחלפים בתאים של המשתמש עצמו. יתרה מכך, המערכת צריכה לעבור את השלבים הקליניים לפני שניתן יהיה לאשר אותה, כלומר מכשולים רגולטוריים גדולים.

"עד היום, רק מעט מאוד טיפולים בתאים אושרו", אומר פוסנגר.

המחקר מופיע ב תקשורת טבע.

מקור: המכון הטכנולוגי של ציריך