Geni al click di un interruttore della luce: le cellule umane dotate di cascata di segnalazione sintetico

Aprile 10, 2016 Admin Salute 0 0
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L'ultima impresa di uscire da laboratorio di Martin Fussenegger suona quasi come fantascienza: il professore di biotecnologia e bioingegneria e la sua squadra hanno costruito una rete di genetica nelle cellule che possono essere utilizzati per accendere e regolare specifici geni tramite luce blu vivente. Tuttavia, piuttosto che creare l'intera rete le bioengineers hanno semplicemente collegato fino vie di segnalazione naturali - uno dall'occhio e uno dal sistema immunitario. Le cellule sono inseriti sotto la pelle, con la rete gene funzionamento, e la luce blu è brillavano sull'impianto dall'esterno. Ciò consente ai ricercatori di controllare il gene bersaglio con estrema precisione, riporta il primo autore Haifeng Ye dalla squadra di Fussenegger sull'ultimo numero di Science.

L '"interruttore della luce gene" gli scienziati utilizzano per attivare la rete è fatta di melanopsina, una proteina presente nella retina dell'occhio umano che forma un complesso con vitamina A. Quando colpi di luce blu questo complesso, la prima cascata di segnalazione si attiva , che assicura che il calcio si accumula all'interno della cellula - un processo che avviene anche naturalmente nell'occhio ed è responsabile per impostare l'orologio biologico nel cervello ogni giorno. Tuttavia, gli scienziati hanno ri-connesso il dispositivo - di un percorso di segnalazione che svolge un ruolo chiave nella immunoregolazione.




Luce contro depressione invernale

Il calcio all'interno della cella attiva un enzima che separa il gruppo fosfato (P) dalla proteina NFAT-P. NFAT entra così nucleo della cellula, dove si lega ad una sequenza di controllo sintetica e accende il gene bersaglio i ricercatori hanno introdotto. Il gene viene attivato e la cellula produce numerose copie della proteina, per cui il gene è il progetto. Controllando la quantità di luce e la sua intensità, i ricercatori possono anche regolare la quantità della proteina prodotta. Escludere la gene off è facile: luce spenta, gene spento. Dopo tutto, senza melanopsina luce non è stimolata, non più calcio accumula nelle cellule e la cascata del segnale viene interrotto.

Questa cascata di segnali artificiali è sintetizzata nelle cellule umane che, opportunamente delimitata, vengono impiantati nei topi. La luce blu raggiunga gli impianti cellulari sia tramite un cavo a fibre ottiche di vetro ultra-sottile o, se l'impianto è posizionato direttamente sotto la pelle, semplicemente posizionando gli animali sotto una lampada blu. Per la sorgente luminosa, i ricercatori hanno utilizzato LED disponibili in commercio o una lampada luce blu che è utilizzata per combattere la depressione invernale. Poiché non contiene una proporzione UV, la luce non è dannoso per la pelle.

Trattamento del diabete concepibile

Nei loro esperimenti con culture e topi di cellule, i ricercatori hanno testato la produzione di luce-controllata di GLP-1, un ormone che controlla la produzione di insulina direttamente e quindi regola il livello di glucosio nel sangue. E ha mostrato i ricercatori che il loro approccio funziona: il GLP-1 che è stato upregulated utilizzando la luce ha aiutato i topi diabetici per migliorare la produzione di insulina da parte dell'organismo, rimuovere rapidamente il glucosio dal sangue e ripristinare l'equilibrio di zucchero nel sangue nell'organismo.

Martin Fussenegger può immaginare la terapia genica GLP-1 il suo team ha sviluppato sostituire l'iniezione classica di insulina per i diabetici un giorno. Le persone che soffrono di diabete di tipo 2, per esempio, potrebbe avere un impianto posto sotto la pelle come pazienti ambulatoriali. Un gesso nero contenente lampade a LED protegge il settore pertinente della pelle dalla luce del giorno. Come e quando necessario, ad esempio dopo un pasto, per esempio, gli interruttori paziente sulle lampade LED premendo un pulsante e li brilla sull'impianto per alcuni minuti per stimolare la produzione di GLP-1. Appena abbastanza di ormone circola nel corpo, il paziente passa semplicemente le lampade indietro. "Questo è ancora roba da fantascienza, però," sottolinea il professore Politecnico federale di Zurigo; sarà molto tempo prima di vedere un prodotto come questo sul mercato.

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