Здоров’я – корисна штука. Щоб його підтримувати, необхідна інформація про стан організму, для чого зараз існує чимало приладів та технологій. Фітнес-браслети та смарт-годинники, які вже є майже в кожного другого, вміють відстежувати пульс та сатурацію крові. Є розробки, котрі більше-менш успішно реєструють ЕКГ. Новітні мікроприлади неінвазивно збирають і іншу важливу інформацію.

Зібрані фізіологічні дані потрібно опрацьовувати, і тут на допомогу медицині приходять алгоритми штучного інтелекту. Вони вміють визначати за потоком даних з датчиків та сенсорів рівень здоров’я, сповіщаючи про потенційні проблеми. На основі таких попереджень люди можуть вчасно прийняти ліки, зменшити рівень активності або ж зробити щось іще до того, як відчують проблеми. І було б добре поєднати автоматичний моніторинг стану організму та коригуючий вплив на нього.

Учені розробили дуже цікавий прототип. За допомогою генної інженерії вони зконструювали клітини, здатні змінювати активність під дією світла. Для цього в їхні мембрани вставили спеціальний білок, чутливий до зеленого світла. Будучи освітленим, він активує пов’язаний із ним інший білок, що транспортується до ядра клітини та активує там певні гени.

Технологія може керувати в такий спосіб різними генами. Дослідники обрали ген GLP1R, що кодує глюкагон-подібний пептид-1. Рецептори до нього розташовані, зокрема, на бета-клітинах підшлункової залози, котрі виробляють інсулін. Активація цих рецепторів призводить до посилення синтезу даного гормону та вивільнення його у кров. Відтак, цей механізм може використовуватися для лікування діабету другого типу.

Зконструйовані клітини упакували в спеціальні мікрокапсули, які вживили під шкіру піддослідним мишкам. Перевірка показала, що освітлення зеленим світлом ефективно впливає на активність цих клітин навіть крізь шкіру із хутром! При цьому в якості джерела світла дослідники використали, зокрема, діоди фотоплетизмографів Apple watch (те зелененьке світло, за допомогою якого браслети та годинники міряють пульс). І його виявилося також достатньо.

Така розробка може призвести в майбутньому до медичних технологій наступного поколліня. Уявімо собі: мікрочіп на шкірі вимірює концентрацію якогось гормону та в разі суттєвого відхилення дає команду на освітлення ділянки шкіри, під яку імплантовані генно-модифіковані клітини, розроблені персонально під конкретного пацієнта. Внаслідок точно дозованої активації генів клітини виробляють потрібну кількість гормону, який поступає у кров та відновлює нормальне функціонування організму. При цьому не потрібно робити регулярні забори крові, регулярні ін’єкції зовнішніх ліків та коригувати їхню дозу – система підлаштовується автоматично. Власне, так, як це відбувається у здоровому організмі

Майбутнє починається сьогодні.

Джерело: Mansouri M, Hussherr MD, Strittmatter T, Buchmann P, Xue S, Camenisch G, Fussenegger M. Smart-watch-programmed green-light-operated percutaneous control of therapeutic transgenes. Nat Commun. 2021 Jun 7;12(1):3388. doi: 10.1038/s41467-021-23572-4