通過電流刺激基因表達(dá)，激活人類細(xì)胞產(chǎn)生胰島素

可穿戴電子設(shè)備被用于監(jiān)控健康參數(shù)，如體力活動(dòng)和血糖水平，但它們現(xiàn)在還不能用于直接改變基因活動(dòng)。能控制基因表達(dá)的設(shè)備可能有利于涉及激活或沉默特定基因的醫(yī)療干預(yù)，例如增加體內(nèi)特定激素的產(chǎn)生。該研究開發(fā)了一種“電遺傳”界面——直流電-激發(fā)調(diào)控技術(shù)（DART），進(jìn)而驗(yàn)證了電流可以在改造的人類細(xì)胞里激活基因表達(dá)，在概念驗(yàn)證研究中的糖尿病小鼠模型里，該系統(tǒng)可激發(fā)工程改造的人類細(xì)胞生產(chǎn)胰島素。這些發(fā)現(xiàn)或讓我們向生產(chǎn)出能編程活細(xì)胞的可穿戴設(shè)備邁進(jìn)了一步。

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)可以用電流控制的人類細(xì)胞基因表達(dá)做了概念驗(yàn)證。他們開發(fā)了一個(gè)“電遺傳”界面，稱之為直流電-激發(fā)調(diào)控技術(shù)（DART），可以用電池直流電供能，并設(shè)計(jì)了一個(gè)人類細(xì)胞內(nèi)在感應(yīng)系統(tǒng)，激活選定基因。這個(gè)系統(tǒng)可偵測到電極產(chǎn)生的離子所產(chǎn)生的活性氧（ROS）。

研究團(tuán)隊(duì)隨后使用這一技術(shù)改造人類細(xì)胞，經(jīng)電刺激激活胰島素基因的表達(dá)，隨后將細(xì)胞放入凝膠膠囊在小鼠中測試。凝膠膠囊植入五只1型糖尿病雄性小鼠的背部，研究團(tuán)隊(duì)每日一次用針灸針向其輸送4.5伏的電刺激10秒，發(fā)現(xiàn)這一刺激了胰島素產(chǎn)生，恢復(fù)了正常血糖水平。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這一電遺傳界面或能幫助未來以基因和細(xì)胞為基礎(chǔ)的療法。