Южнокорейски учени създадоха генетичен превключвател, който се активира и деактивира в организма на животните чрез електромагнитно поле. В експерименти с мишки те показаха, че външното магнитно поле активира желаните гени, а 24 часа след изключването на полето тяхната активност се връща към нормалното ниво. Това е принципно нов начин за дистанционно, неинвазивно и обратимо управление на генната експресия.
Екип от Университета „Донгук“ подложи мозъчната тъкан на мишки на въздействието на електромагнитно поле с индукция от едва 2 милитесла при честота 60 Hz. Прилагайки метод за секвениране на РНК, те откриха гена Lgr4, чиято активност се увеличава под въздействието на полето. След като проучиха неговата регулаторна област, изследователите разработиха „генетичен превключвател“, който кара всеки ген да се активира в отговор на конкретен електромагнитен сигнал.
Въздействието на електромагнитното поле върху мишки с генетичен превключвател, свързан с отчитащ индикатор под формата на зелен флуоресцентен протеин, води до видима активация на гените в целия организъм. Целенасочената стимулация предизвиква активиране на гените в определени органи, а след изключване на полето нивото на експресия на гените се връща към първоначалната си стойност в рамките на 24 часа, съобщава Bioengineer.
Сензорът на електромагнитните полета
За да разберат механизма на активиране и деактивиране, учените проведоха цялостен геномен скрининг с помощта на инструмента CRISPR-Cas9, който позволи да се идентифицира протеинът цитохром b5 тип B (Cyb5b) като вероятен молекулярен сензор на електромагнитни полета. Под въздействието на полето той задейства ритмични колебания в концентрацията на калций вътре в клетката, които след това активират превключвателя.
„Вероятно това е първият описан молекулен сензор за електромагнитни полета“,
отбеляза професор Ким Джон Фил, един от изследователите.Изследователите са тествали системата върху три вида мишки: частично клетъчно препрограмиране на стареещи мишки (чрез циклично въздействие), възстановяване на нивото на серотонина за намаляване на депресивното поведение (чрез контрол на гена Tph2) и създаване на модел на болестта на Алцхаймер, при който успяха да отделят ефектите от стареенето на мозъка от натрупването на бета-амилоидни плаки.
Днес генната терапия често е необратима: след като генът бъде вкаран, не може да бъде „изключен“. „Превключвателят“ позволява на лекарите да регулират дозата на терапевтичния протеин — например, да го активират временно и да го деактивират при появата на странични ефекти. Това е особено важно за терапии, изискващи пулсираща или циклична експресия.
този пробив е поредното доказателство за това как пресичането на физиката, нанотехнологиите и биологията превръща концепции от фантастиката в реални медицински инструменти. В бъдеще подобни системи могат фундаментално да променят начина, по който се борим с редките и хроничните заболявания.