„Sprung nach vorn“: Wissenschaftler entdecken Möglichkeit, DNA mit Elektrizität zu kontrollieren

Wissenschaftler haben gezeigt, dass menschliche Gene mit Elektrizität gesteuert werden können, ein Durchbruch, der den Weg für tragbare Geräte ebnen könnte, die Gene für die Durchführung medizinischer Eingriffe programmieren, heißt es in einer neuen Studie.

In einem neuartigen Experiment konnten Forscher die Insulinproduktion in menschlichen Zellen auslösen, indem sie elektrische Ströme durch eine „elektrogenetische“ Schnittstelle schickten, die gezielte Gene aktivierte. Zukünftige Anwendungen dieser Schnittstelle könnten entwickelt werden, um therapeutische Dosen zur Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen, einschließlich Diabetes, zu liefern, indem die menschliche DNA direkt mit Elektrizität gesteuert wird.

Derzeit wächst das Interesse an medizinischen Wearables, bei denen es sich um gesundheitsorientierte tragbare Technologien wie Fitness-Tracker, Biosensoren, Blutdruckmessgeräte und tragbare Elektrokardiogrammgeräte handelt. Intelligente Wearables sind für viele Ärzte und Patienten zu einem unverzichtbaren Werkzeug geworden und spornen Forscher dazu an, weiterhin neuartige Plattformen zur Erfassung medizinischer Daten oder sogar zur Durchführung medizinischer Eingriffe zu entwickeln.

Nun haben Wissenschaftler unter der Leitung von Jinbo Huang, einem Molekularbiologen an der ETH Zürich, eine batteriebetriebene Schnittstelle erfunden, die sie „Direct Current (DC)-Actuated Regulation Technology“ oder DART nennen und die mit einem Strom bestimmte Genreaktionen auslösen kann aktuell. Huang und seine Kollegen beschrieben das Gerät als „einen Sprung nach vorne, der das fehlende Glied darstellt, das es Wearables ermöglichen wird, in nicht allzu ferner Zukunft Gene zu steuern“, so Huang eine am Montag veröffentlichte Studie in Natur.

„Elektronische und biologische Systeme funktionieren auf völlig unterschiedliche Weise und sind aufgrund des Fehlens einer funktionierenden Kommunikationsschnittstelle weitgehend inkompatibel“, sagte das Team in der Studie. „Während biologische Systeme analog sind, durch Genetik programmiert, durch Evolution langsam aktualisiert und durch durch isolierte Membranen fließende Ionen gesteuert werden, sind elektronische Systeme digital, durch leicht aktualisierbare Software programmiert und durch durch isolierte Drähte fließende Elektronen gesteuert.“

„Elektrogenetische Schnittstellen, die es elektronischen Geräten ermöglichen würden, die Genexpression zu steuern, bleiben das fehlende Glied auf dem Weg zur vollständigen Kompatibilität und Interoperabilität der elektronischen und genetischen Welt“, fügten die Forscher hinzu.

Vor diesem Hintergrund wollte das Team eine direkte Verbindung zwischen unserer „analogen“ DNA, dem biologischen Alphabet, das die Lebenszyklen aller Organismen auf der Erde regelt, und den elektronischen Systemen herstellen, die die Grundlage digitaler Technologien bilden.

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