دستگاه پوشیدنی برای کنترل بیان ژن با سیستم های بیولوژیکی ارتباط برقرار می کند 

دستگاه های پوشیدنی رایج شده اند و به طور فزاینده ای در حال افزایش هستند. این دستگاه ها معمولاً بیومواد را با وسایل الکترونیکی ارتباط برقرار می کنند. برخی از دستگاه های پوشیدنی الکترومغناطیسی به عنوان برداشت کننده انرژی مکانیکی برای تامین انرژی عمل می کنند. در حال حاضر, no “direct electro-genetic interface” is available. Hence, wearable devices cannot directly program gene-based therapies. Researchers have developed the first direct electro-genetic interface which enables transgene expression in human cells. Named DART (DC current-actuated regulation technology), it uses a DC supply to generate reactive oxygen species that act on synthetic promoters for expression. In a type 1 diabetic mouse model, the device stimulated subcutaneously implanted engineered human cells to release insulin that restored normal خون سطح قند  

وسایل الکترونیکی پوشیدنی مانند ساعت های هوشمند، ردیاب های تناسب اندام، هدست VRجواهرات هوشمند، عینک های مجهز به وب، هدست های بلوتوث و بسیاری از دستگاه های مرتبط با سلامت این روزها رایج هستند و به طور فزاینده ای به ویژه در حوزه سلامت جایگاه خود را به دست می آورند. معمولاً دستگاه‌های غیرتهاجمی مرتبط با سلامت، بیومواد (از جمله آنزیم‌ها) را با وسایل الکترونیکی ارتباط برقرار می‌کنند و برای نظارت بر تحرک، علائم حیاتی و نشانگرهای زیستی در بیو سیال‌ها (عرق، بزاق، مایع بینابینی و اشک) استفاده می‌شوند. برخی از دستگاه های پوشیدنی دستگاه های الکترومغناطیسی نیز به عنوان برداشت کننده های مکانیکی انرژی برای تامین انرژی عمل می کنند.  

به هم پیوسته دستگاه های پوشیدنی نقش کلیدی در جمع آوری داده های سلامت افراد ایفا می کند که می تواند در ارائه مراقبت های بهداشتی شخصی از جمله درمان های مبتنی بر ژن مفید باشد. دیابت نوع 1 یکی از شرایطی است که در آن یک دستگاه مانیتورینگ پوشیدنی می‌تواند بیان انسولین را در سلول‌های انسانی مهندسی شده زیر پوستی برای آزادسازی انسولین و بازگرداندن سطح قند خون طبیعی تحریک و کنترل کند. دستگاه‌ها به یک رابط الکتروژنتیکی برای کنترل بیان ژن نیاز دارند. اما به دلیل در دسترس نبودن هر یک از رابط های ارتباطی کاربردی، دنیای الکترونیکی و ژنتیکی تا حد زیادی ناسازگار باقی می مانند و ابزارهای پوشیدنی هنوز برای ارائه درمان های مبتنی بر ژن.  

محققان در ETH زوریخ، بازل، سوئیس اخیرا موفق به توسعه چنین رابطی شده اند که یک دستگاه الکترونیکی را قادر می سازد تا با استفاده از جریان DC سطح پایین با دنیای ژنتیکی ارتباط برقرار کند. این DART (فناوری تنظیم جریان مستقیم فعال) نام دارد، سطوح غیر سمی تولید می کند گونه های اکسیژن واکنشی برای تنظیم برگشت پذیر پروموترهای مصنوعی. در یک مدل موش، استفاده از آن با موفقیت سلول های انسانی مهندسی شده کاشته شده در زیر پوست را تحریک کرد تا انسولین ترشح کند و سطح قند خون را بازیابی کند.  

در حال حاضر، DART امیدوارکننده به نظر می‌رسد، اما سختی‌های آزمایش‌های بالینی را پشت سر گذاشته و شایستگی خود را از نظر ایمنی و کارایی ثابت کرده است. در آینده، دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی با DART ممکن است در موقعیتی باشند که مستقیماً مداخلات متابولیکی را برنامه‌ریزی کنند. 

*** 

منابع:  

1. کیم جی. و همکاران، 2018. بیوالکترونیک پوشیدنی: دستگاه های الکترونیکی مبتنی بر آنزیم. Acc. شیمی. Res. 2018، 51، 11، 2820-2828. تاریخ انتشار: 6 نوامبر 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451  

2. هوانگ، جی.، ژو، اس.، بوچمن، پی. و همکاران. 2023. یک رابط الکتروژنتیک برای برنامه ریزی بیان ژن پستانداران توسط جریان مستقیم. متابولیسم طبیعت تاریخ انتشار: 31 جولای 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7  

***