Schweizer Forschern haben erstmals erfolgreich Zelltherapie und Wearables kombiniert. Sie haben einen Genschalter entwickelt, der sich mit handelsüblichen Smartwatches steuern lässt und beispielsweise die Insulinproduktion anregen kann. Das könnte ein zukunftsweisender Ansatz für die Diabetestherapie sein.

[jg] In modernen Sportuhren, Fitnesstrackern sowie Smartwatches sind meist LED-Dioden integriert, die kontinuierlich oder gepulst grünes Licht abgeben, welches die Haut durchdringt und unter anderem zur Pulsmessung genutzt wird. Da solche Wearables mittlerweile weit verbreitet sind, haben Schweizer Forscher mit dieser Lichtquelle experimentiert und konnten sie als Genschalter nutzbar machen.

Molekularer Schalter reagiert auf Lichtreiz

Da es in menschlichen Zellen kein System gibt, das natürlicherweise auf Grünlicht reagiert, haben sie einen molekularen Schalter kreiert, der auf diesen Lichtreiz reagiert. Dieser Schalter bzw. Molekülkomplex wurde in ein genetisches Netzwerk integriert, menschlichen Zellen hinzugefügt und so unter die Haut implantiert. Als Zellen nutzten die Forscher die in der Zellbiologie gängigen HEK-Zellen (menschliche embryonale Nierenzellen). Das genetische Netzwerk, das den menschlichen Zellen hinzugefügt wurde, wurde so konfiguriert, dass es die Insulinproduktion in den Zellen induziert, wenn es durch grünes Licht angeregt wird. Wird das grüne Licht ausgeschaltet, wird auch der molekulare Schalter inaktiviert und die Insulinproduktion gestoppt.

Standardsoftware genügt

Im Mausmodell konnte dieses Zellimplantat bereits erfolgreich eingesetzt werden. Mithilfe handelsüblicher Smartwatches konnte das Implantat gesteuert und die Insulinproduktion erfolgreich an- bzw. abgeschaltet werden. Dafür musste noch nicht einmal ein eigenes Programm für die Smartwatch entwickelt werden, die Standardsoftware genügte. Indem die jeweilige Lauf-App gestartet bzw. beendet wurde, ließ sich das Grünlicht ein- bzw. ausschalten. Dabei erwiesen sich neuere Modelle als besser geeignet, da sie das Licht gepulst senden.

Damit ist es den Forschern erstmalig gelungen, mit kommerziell erhältlichen Wearables in ihrer Standardausführung – ohne zusätzliche Bauteile oder Software – ein solches Zellimplantat zu steuern. Das ist ein großer Fortschritt, auch wenn es wohl noch mehrere Jahre dauern wird, bis eine solche Technologie marktreif ist und für die Therapie am Menschen zugelassen wird.

Quelle: Bionity.com

Originalstudie: Mansouri M et al.: Smart-​watch-programmed green-​light-operated percutaneous control of therapeutic transgenes. Nature Communications; 2021, 7. Juni

 

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