Swiss bio-inženirji so se naučili, da vsebujejo gene s svetlobo

Zadnji dosežek laboratorij Fusseneggera Martin (Martin Fussenegger) - skoraj znanstvena fantastika: profesor biotehnologije in bioinženiringa, in njegova ekipa so zgradili genetsko mrežo v živih celicah, ki jih je mogoče uporabiti za aktiviranje in regulacijo posebne gene z modro svetlobo. Vendar, namesto da ustvarja povsem novo omrežje, bioengineers preprosto povezati dva že obstaja v naravnem celici signalnih poti - eno od vizualno in drugo imunskega sistema. Celice s tako gena delujočega omrežja vstavijo pod kožo in vsadek je osvetljen z modro svetlobo. Po prvi avtor objavljenega članka v reviji Science Hayfan E (Haifeng Ye), omogoča znanstveniki nadzor nad ciljno gen z izjemno natančnostjo.

"Stikalo luči Gene" znanstveniki uporabljen zato da vključuje mrežo sestavljajo melanopsin (melanopsin) - človeški mrežnice proteina, ki tvori kompleks z vitaminom A. Ko osvetljen z modro svetlobo kompleksa signalne kaskade najprej aktivira, ki zagotavlja akumulacijo kalcija v celicah. Ta proces se v naravi pojavlja v oči in je odgovoren za vsakodnevno prilagoditev biološke ure v možganih. Vendar pa so znanstveniki povezali z drugo signalizacijo, poti, ki ima ključno vlogo pri imunskem uredbe.

Medcelična kalcijev aktivira encim odstrani skupino fosfat (P) NFAT-P protein. Stripped fosfatna skupina transkripcijski faktor NFAT (jedrski faktor aktiviranih celic T) vstopi v celično jedro, kjer se veže na sintetične kontrolno sekvenco in vključuje znanstveniki uveden ciljni gen. Gen je aktiviran, celica začne kopij kodiranega proteina v njej, katerih število se znanstveniki lahko krmili prilagajanje količine svetlobe in njeno intenzivnost. Izklop gen je prav tako enostavno: to je dovolj, da izklopite luč. Ker brez svetlobe melanopsin stimulacijo kalcija v celici ne kopičijo, se signalno kaskado prekinjen.

Umetna signalizacijo kaskadni sintetiziran v človeških celicah, ki pravilno zapakirani, presadijo v miši. Modra svetloba doseže vsadek celic skozi fina optičnih vlaken kabla. Če je vsadek neposredno presajenih pod kožo miši, z namenom, da opozorijo kaskado zaslužili dovolj, da usmrtijo žival pod modro lučjo. Kot svetlobnega vira, raziskovalci uporabili komercialno dostopen LED ali modre svetlobe svetilke ponavadi uporabljajo za nadzor zimsko depresijo. Takšna svetloba ne poškoduje kože, saj nima ultravijolično komponento.

Pri poskusih v celičnih kulturah in miših, so znanstveniki testirali svetlobe inducibilen sintezo GLP-1 (glukagonu podoben peptid 1) - proizvodnjo hormona neposredno krmiljenje insulin in s tem, regulatorni raven sladkorja v krvi. Ti poskusi so pokazali, znanstvenike, da njihov pristop deluje: svetloba je strogo nadzorovano proizvodnjo GLP-1 hormona pomaga miši s sladkorno boleznijo za izboljšanje proizvodni model insulin, hitro odstraniti iz glukoze v krvi in ​​zmanjšanje sladkorja ravnovesje v telesu.

Martin Fussenegger sanja o tem, kako je njegova ekipa razvila genska terapija usmerjena v sintezo GLP-1, nekega dne lahko nadomestil klasično injekcijo inzulina potreben pri bolnikih s sladkorno boleznijo. Na primer, pri bolnikih z diabetes Tip 2 se lahko postavi na ambulantno, take vsadke pod kožo. Črna obliž z LED bi zaščitili ustrezno površino kože z dnevno svetlobo. Kadar je to potrebno, na primer naslednji obrok, bi se bolnik vključi LED svetilka s preprostim pritiskom na gumb in vsadek pokrit v nekaj minutah, spodbujanje fuzije GLP-1. Ko bi bil znesek, ki kroži v telesu GLP-1 postala zadostuje, lahko bolnik izklopi žarnico.

"Dokler je znanstvena fantastika," - je dejal profesor Fussenegger. "Seveda, bo dlje časa, preden bomo lahko videli podoben izdelek na trgu."

Abstracts sintetični Optogenetic Transkripcija Naprava Izboljša glukoze v krvi homeostaze pri miših