可穿戴电刺激:基因技术带来人体机能恢复的突破

知族科普 2023-08-02 09:52:26

8月2日最新消息,苏黎世联邦理工学院的科学团队在《自然》杂志上发布了一项重要的研究成果。他们成功地利用电流刺激来激活特定的基因,从而触发人体细胞产生胰岛素。这一被称为“电遗传”接口的技术被科学家们认为在未来具有广阔的应用前景,可直接通过电流刺激控制人类的DNA,结合治疗剂量来治疗包括糖尿病在内的各种疾病。

这项研究项目由Jinbo Huang领导的团队开发,他们将其命名为“直流(DC)驱动调节技术”。这项技术通过电流刺激特定的基因反应,实现了对人体基因的控制。Huang及其团队将这一研究设备称为“一个飞跃”,他们希望在不久的将来,可以通过可穿戴设备来控制人体基因,激活那些无法正常启动的功能。

研究团队表示,电子和生物系统以完全不同的方式运作,并且由于缺乏功能性的通信接口而在很大程度上不兼容。生物系统是模拟的,由遗传学编程,由进化缓慢更新,由流过绝缘膜的离子控制;而电子系统是数字化的,由易于更新的软件编程,由流过绝缘电线的电子控制。通过研发可控制基因表达的电遗传接口的电子设备,可以提高电子和遗传的兼容性和互操作性。

这一研究的突破意义在于,它为人类探索基因治疗引入了全新的可能性。传统的基因治疗手段主要是通过引入外源基因来修复缺陷基因或增强特定基因的功能。然而,这种方法往往会面临许多挑战,例如导入的基因可能会被宿主免疫系统识别并排斥,导致治疗效果不佳。

电遗传接口技术的出现为基因治疗提供了新的思路。通过直接在细胞内刺激特定基因的表达,可以绕过传统的基因导入步骤,从而避免了宿主免疫系统的干扰。此外,电遗传接口技术还可以根据治疗需求调整电流的强度和频率,实现对基因表达的精确控制。这种治疗方法具有更高的灵活性和可调节性,可以根据患者的具体情况进行个性化治疗。

在未来,科学家们希望通过这种技术来治疗各种疾病,尤其是那些无法通过传统治疗手段有效控制的疾病。例如,对于糖尿病患者来说,胰岛素的产生和分泌功能往往受到损伤,导致血糖无法得到有效控制。通过利用电遗传接口技术,可以直接激活细胞内的胰岛素基因,促使胰岛素的合成和释放,从而实现血糖的调节。这种治疗方式不仅可以改善患者的生活质量,还能减少并发症的发生。

此外,电遗传接口技术还可以应用于其他领域,如癌症治疗和神经退行性疾病治疗。癌症是一种由基因突变引起的疾病,通过电流刺激特定的抑癌基因,可以抑制癌细胞的生长和扩散。对于神经退行性疾病,如阿尔茨海默症和帕金森病等,通过刺激特定的基因可以促进神经细胞的生存和功能恢复。

尽管电遗传接口技术具有巨大的潜力,但仍然存在许多技术上的挑战和伦理问题需要解决。例如,如何确保电遗传接口装置的安全性和可靠性?如何保护个人基因信息的隐私?这些问题需要科学家们进行深入研究,并制定相应的技术规范和伦理准则。

0 阅读:13