El ADN humano se puede controlar con electricidad, afirman los científicos

May 18, 2023

anusorn nakdee/iStock

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La tecnología portátil inteligente en el sector sanitario, como Fitbits y relojes inteligentes como Apple Watch, está diseñada para recopilar datos de un usuario para realizar un seguimiento de su salud. Si realmente te das cuenta, verás a una de cada tres personas caminando por la calle usando algún tipo de dispositivo portátil inteligente.

Mientras que los sistemas biológicos humanos son analógicos, en el sentido de que están programados por la genética y actualizados lentamente por la evolución, los sistemas electrónicos son digitales, en el sentido de que pueden actualizarse y controlarse mediante electricidad.

Para salvar esta "falta de una interfaz de comunicación funcional", los científicos de ETH Zurich han ideado una interfaz a través de la cual nuestro ADN puede controlarse mediante electricidad.

Los investigadores pudieron demostrar mediante un experimento que la producción de insulina en las células humanas se puede activar enviando señales eléctricas a través de una interfaz "electrogenética" llamada tecnología de regulación accionada por corriente continua (DC) (DART), que desarrolló el equipo. Estas señales eléctricas activaron los genes objetivo.

DART requiere muy poca energía y energía general para controlar la expresión del gen objetivo y el control de DART requiere solo un simple interruptor eléctrico manual de encendido/apagado.

El estudio encuentra que aprovechar las señales eléctricas permite manipular genes. Este descubrimiento se podrá aplicar pronto en dispositivos como relojes inteligentes y se podrá utilizar en el tratamiento de la diabetes.

"Las interfaces electrogenéticas que permitirían a los dispositivos electrónicos controlar la expresión genética siguen siendo el eslabón perdido en el camino hacia la total compatibilidad e interoperabilidad de los mundos electrónico y genético", dijeron los investigadores del estudio.

En otro estudio publicado en 2020 por el mismo grupo de investigadores, el equipo estableció que los estímulos eléctricos podrían usarse para regular genes.

Sin embargo, el nuevo diseño simplificó el diseño inicial al implantar células pancreáticas humanas en ratones con diabetes tipo 1, dijeron los investigadores a Vice. Los objetivos de los estudios de 2020 y 2023 eran devolver los niveles de glucosa en sangre de los ratones a niveles aceptables.

Los investigadores utilizaron agujas de acupuntura con estimulación eléctrica que estimularon la liberación de insulina y restauraron la normoglucemia (niveles normales de azúcar en sangre).

Los investigadores afirman que como el sistema DART no necesita horas a voltajes más altos, sino sólo segundos a voltajes más bajos para activar la expresión transgénica, tiene mayor eficiencia energética y seguridad.

El estudio también señaló que el control de transgenes terapéuticos en células humanas de CC de bajo voltaje y sin electrónica es un gran paso adelante. Representaba el eslabón perdido que permitirá que los dispositivos portátiles controlen los genes en un futuro no muy lejano.

El estudio fue publicado en Nature.

Resumen del estudio:

Los dispositivos electrónicos portátiles están desempeñando un papel cada vez más importante en la adquisición de datos de salud de las personas para intervenciones médicas personalizadas; sin embargo, los dispositivos portátiles aún no pueden programar directamente terapias basadas en genes debido a la falta de una interfaz electrogenética directa. Aquí proporcionamos el eslabón perdido mediante el desarrollo de una interfaz electrogenética que llamamos tecnología de regulación accionada por corriente continua (CC) (DART), que permite la expresión transgénica mediada por electrodos, dependiente del tiempo y del voltaje en células humanas que utilizan CC de baterías. DART utiliza un suministro de CC para generar niveles no tóxicos de especies reactivas de oxígeno que actúan a través de un biosensor para ajustar de forma reversible los promotores sintéticos. En un estudio de prueba de concepto en un modelo de ratón macho con diabetes tipo 1, una estimulación transdérmica una vez al día de células humanas microencapsuladas implantadas por vía subcutánea mediante agujas de acupuntura energizadas (4,5 V CC durante 10 s) estimuló la liberación de insulina y restableció la normoglucemia. Creemos que esta tecnología permitirá que los dispositivos electrónicos portátiles programen directamente intervenciones metabólicas.