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Diabetes: Smartwatch steuert Insulinbildung

ETHZ-Forscher entwickeln implantierbaren Genschalter, der auf grünes LED-Licht anspricht

(pte017/07.06.2021/12:30) - Forscher der ETHZ http://ethz.ch haben einen implantierbaren Genschalter entwickelt, der sich mit dem grünen LED-Licht handelsüblicher Smartwatches betätigen lässt und die Insulinbildung steuert. Der zur Behandlung von Diabetes designte Schalter ist gekoppelt mit einem genetischen Netzwerk, das die Entwickler menschlichen Zellen hinzugefügt haben.

So funktioniert das mit Grünlicht regulierte Gen-Netzwerk (Grafik: ethz.ch)Standard-Software genutzt

Für ihren Prototyp haben die Wissenschaftler übliche HEK-Zellen verwendet. Je nach Konfiguration dieses Netzwerks - mit welchen Genen es ausgestattet ist - kann es beispielsweise Insulin produzieren, sobald grünes Licht auf die Zellen trifft. Wird das Licht ausgeschaltet, wird der Schalter inaktiviert und der Vorgang stoppt.

Die Schweizer Experten haben die Standard-Software der Smartwatch genutzt und mussten nicht einmal eigene Programme entwickeln. In ihren Versuchen konnten sie das Grünlicht einschalten, indem sie die "Lauf-App" starteten. "Solche Uhren ab Stange sind universell nutzbar, um den molekularen Schalter umzulegen", unterstreicht ETHZ-Forscher Martin Fussenegger. Neue Modelle senden das Licht gepulst, was sich noch besser eignet, um das Gennetzwerk am Laufen zu halten, verdeutlicht der Fachmann.

Erste erfolgreiche Versuche

Der molekulare Schalter ist allerdings komplizierter. In der Membran der HEK-Zellen wurde ein Molekülkomplex eingebaut, der ähnlich einer Eisenbahnwagenkupplung mit einem entsprechenden Gegenstück gekoppelt ist. Sobald grünes Licht angeschaltet wird, löst sich das in das Zellinnere hineinragende Stück ab und wird in den Zellkern transportiert. Dort schaltet es ein Gen an, das Insulin produziert. Sobald das Grünlicht erlischt, verbindet sich das abgekoppelte Teil wieder mit dem in der Membran verankerten Gegenstück.

Ihr System getestet haben die Wissenschaft sowohl an einer Speckschwarte als auch an lebenden Mäusen, denen sie die entsprechenden Zellen implantierten und eine Smartwatch wie einen Rucksack anschnallten. Durch das Starten des Laufprogramms der Uhr schalteten die Forschenden das Grünlicht ein und setzten die Kaskade in Gang. Bis die Technologie allerdings in die Klinik kommt, dauert es noch mindestens zehn Jahre, schätzt Fussenegger.

Quellverweis: Pressetext.de vom 7.6.2021

Tags: Forschung, Insulin, Software, Technik

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