Der Studie zufolge ebnet die Verknüpfung von analoger DNA mit digitaler/elektrischer Stimulation den Weg für „tragbare, elektrogesteuerte Genexpression mit dem Potenzial, medizinische Interventionen mit einem Internet des Körpers oder dem Internet der Dinge zu verbinden“. Dies ist ein Ergebnis von NBIC/Convergent Science, dem Heiligen Gral des Transhumanismus.⁃ TN Editor
Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass menschliche Gene mit Strom gesteuert werden können – ein Durchbruch, der den Weg für tragbare Geräte ebnen könnte, die Gene für medizinische Eingriffe programmieren, so eine neue Studie.
In einem neuartigen Experiment gelang es den Forschern, die Insulinproduktion in menschlichen Zellen auszulösen, indem sie elektrische Ströme durch eine „elektrogenetische“ Schnittstelle schickten, die gezielt Gene aktiviert. Künftige Anwendungen dieser Schnittstelle könnten entwickelt werden, um therapeutische Dosen zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten, einschließlich Diabetes, durch direkte Kontrolle der menschlichen DNA mit Strom zu verabreichen.
Das Interesse an medizinischen Wearables, d. h. tragbaren Gesundheitstechnologien wie Fitness-Trackern, Biosensoren, Blutdruckmessgeräten und tragbaren Elektrokardiogramm-Geräten, nimmt derzeit explosionsartig zu. Intelligente Wearables sind für viele Ärzte und Patienten zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel geworden, was Forscher dazu anspornt, neue Plattformen für die Erfassung medizinischer Daten oder sogar für medizinische Eingriffe zu entwickeln.
Nun haben Wissenschaftler um Jinbo Huang, Molekularbiologe an der ETH Zürich, eine batteriebetriebene Schnittstelle erfunden, die sie als „DC-actuated regulation technology“ (DART) bezeichnen und die spezifische Genreaktionen mit elektrischem Strom auslösen kann. Huang und seine Kollegen bezeichnen das Gerät als „einen Sprung nach vorn, der das fehlende Glied darstellt, das es in nicht allzu ferner Zukunft ermöglichen wird, Gene über tragbare Geräte zu steuern“, heißt es in einer am Montag in Nature veröffentlichten Studie.
„Elektronische und biologische Systeme funktionieren völlig unterschiedlich und sind aufgrund des Fehlens einer funktionalen Kommunikationsschnittstelle weitgehend inkompatibel“, so das Team in der Studie. „Während biologische Systeme analog sind, durch Genetik programmiert, durch Evolution langsam aktualisiert und durch Ionen gesteuert werden, die durch isolierte Membranen fließen, sind elektronische Systeme digital, durch leicht aktualisierbare Software programmiert und durch Elektronen gesteuert, die durch isolierte Drähte fließen.“
„Elektrogenetische Schnittstellen, die es elektronischen Geräten ermöglichen würden, die Genexpression zu kontrollieren, sind das fehlende Glied auf dem Weg zu einer vollständigen Kompatibilität und Interoperabilität der elektronischen und genetischen Welt“, fügten die Forscher hinzu.
In diesem Sinne wollte das Team eine direkte Verbindung zwischen unserer „analogen“ DNA, dem biologischen Alphabet, das die Lebenszyklen aller Organismen auf der Erde steuert, und den elektronischen Systemen, die die Grundlage der digitalen Technologien bilden, herstellen.
Dieselbe Gruppe an der ETH Zürich hatte ursprünglich im Rahmen einer 2020 veröffentlichten Studie gezeigt, dass Gene elektrisch aktiviert werden können. Dieses neue, modifizierte Design vereinfacht das ursprüngliche Design, indem menschliche Pankreaszellen in Mäuse mit Typ-1-Diabetes implantiert werden. Anschließend schalteten die Forscher mit elektrisch stimulierenden Akupunkturnadeln genau die Gene ein, die an der Regulierung der Insulindosis beteiligt sind, einem Hormon, das für die Behandlung von Diabetes unerlässlich ist. Die Folge war, dass die Blutzuckerkonzentration der Modellmäuse wieder auf ein normales Niveau sank.
Huang und seine Kollegen erklärten, dass diese elektrische Feinabstimmung der Genexpression bei Säugetieren die Voraussetzungen für eine „elektrokontrollierte Genexpression auf der Basis von Kleidung schafft, die das Potenzial hat, medizinische Interventionen mit einem Internet des Körpers oder dem Internet der Dinge zu verbinden“, so die Studie.
„Wir haben die DART-gesteuerte Insulinproduktion für die Validierung des Konzepts gewählt, aber es sollte einfach sein, die DART-Steuerung mit der In-situ-Produktion und Dosierung einer breiten Palette von Biopharmazeutika zu verbinden“, so das Team. „Wir glauben, dass einfache elektrogenetische Schnittstellen wie DART, die analoge biologische Systeme mit digitalen elektronischen Geräten funktionell verbinden, vielversprechend für eine Vielzahl zukünftiger gen- und zellbasierter Therapien sind.“
