อุปกรณ์สวมใส่สื่อสารกับระบบชีวภาพเพื่อควบคุมการแสดงออกของยีน 

อุปกรณ์สวมใส่ได้กลายเป็นที่แพร่หลายและกำลังได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ อุปกรณ์เหล่านี้มักจะเชื่อมต่อวัสดุชีวภาพกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่สวมใส่ได้บางชนิดทำหน้าที่เป็นเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานเชิงกลเพื่อจัดหาพลังงาน ขณะนี้, ไม่มี "ส่วนต่อประสานทางไฟฟ้าและพันธุกรรมโดยตรง" ดังนั้นอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้จึงไม่สามารถตั้งโปรแกรมการบำบัดด้วยยีนได้โดยตรง นักวิจัยได้พัฒนาส่วนต่อประสานทางไฟฟ้าและพันธุกรรมโดยตรงเป็นครั้งแรก ซึ่งช่วยให้สามารถแสดงออกของยีนในเซลล์ของมนุษย์ได้ มีชื่อว่า DART (เทคโนโลยีควบคุมกระแสไฟฟ้ากระแสตรง) ใช้แหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อสร้างสายพันธุ์ออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งทำหน้าที่กับโปรโมเตอร์สังเคราะห์เพื่อการแสดงออก ในหนูทดลองที่เป็นโรคเบาหวานประเภท 1 อุปกรณ์จะกระตุ้นเซลล์มนุษย์ที่ได้รับการฝังใต้ผิวหนังเพื่อปล่อยอินซูลินที่ทำให้ร่างกายกลับมาเป็นปกติ เลือด ระดับน้ำตาล  

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ เช่น สมาร์ทวอทช์ เครื่องติดตามฟิตเนส ชุดหูฟัง VR, เครื่องประดับอัจฉริยะ, แว่นตาที่ใช้งานเว็บได้, ชุดหูฟังบลูทูธ และอุปกรณ์เกี่ยวกับสุขภาพจำนวนมากเป็นเรื่องธรรมดาในทุกวันนี้ และกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านสุขภาพ โดยปกติแล้วอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพที่ไม่รุกรานจะเชื่อมต่อวัสดุชีวภาพ (รวมถึงเอนไซม์) กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และใช้เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนไหว สัญญาณชีพ และตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในไบโอฟลูอิด (เหงื่อ น้ำลาย ของเหลวคั่นระหว่างหน้า และน้ำตา) อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าของอุปกรณ์สวมใส่บางชนิดยังทำหน้าที่เป็นเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานเชิงกลเพื่อจัดหาพลังงาน  

ที่เชื่อมต่อกัน อุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ มีบทบาทสำคัญในการรวบรวมข้อมูลสุขภาพของแต่ละบุคคล ซึ่งมีประโยชน์ในการดูแลสุขภาพเฉพาะบุคคล รวมถึงการบำบัดด้วยยีน โรคเบาหวานประเภท 1 เป็นสภาวะหนึ่งที่อุปกรณ์ตรวจสอบแบบสวมใส่สามารถกระตุ้นและควบคุมการแสดงออกของอินซูลินในเซลล์ของมนุษย์ที่ปลูกถ่ายใต้ผิวหนังเพื่อปล่อยอินซูลินและฟื้นฟูระดับน้ำตาลในเลือดให้เป็นปกติ อุปกรณ์ต่างๆ จะต้องมีอินเทอร์เฟซแบบอิเล็กโทรเจเนติกส์เพื่อควบคุมการแสดงออกของยีน แต่เนื่องจากความไม่พร้อมของอินเทอร์เฟซการสื่อสารที่ใช้งานได้ โลกอิเล็กทรอนิกส์และพันธุกรรมยังคงไม่เข้ากันเป็นส่วนใหญ่ และอุปกรณ์สวมใส่ยังไม่ได้พัฒนาเพื่อให้ การบำบัดด้วยยีน.  

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยจาก ETH Zurich, Basel, Switzerland ประสบความสำเร็จในการพัฒนาอินเทอร์เฟซที่ช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถสื่อสารกับโลกพันธุกรรมผ่านการใช้กระแส DC ระดับต่ำ ชื่อว่า DART (เทคโนโลยีการควบคุมด้วยไฟฟ้ากระแสตรง) ซึ่งสร้างระดับที่ไม่เป็นพิษของ reactive oxygen species เพื่อปรับแต่งโปรโมเตอร์สังเคราะห์แบบย้อนกลับได้อย่างละเอียด ในแบบจำลองของเมาส์ แอปพลิเคชันดังกล่าวประสบความสำเร็จในการกระตุ้นเซลล์มนุษย์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมซึ่งฝังไว้ใต้ผิวหนังเพื่อปล่อยอินซูลินและฟื้นฟูระดับน้ำตาลในเลือด  

ในขณะนี้ DART ดูมีความหวัง แต่ได้ผ่านการทดสอบทางคลินิกอย่างเข้มงวดและพิสูจน์ความคุ้มค่าในแง่ของความปลอดภัยและประสิทธิภาพ ในอนาคต อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ที่มี DART อาจอยู่ในตำแหน่งที่ตั้งโปรแกรมการแทรกแซงการเผาผลาญได้โดยตรง 

*** 

อ้างอิง:  

1. คิม เจ เอตอัล, 2018. Wearable Bioelectronics: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ร่างกายใช้เอนไซม์ บัญชี เคมี ความละเอียด 2018, 51, 11, 2820–2828. วันที่เผยแพร่: 6 พฤศจิกายน 2018 DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451  

2. Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. อัล et. พ.ศ. 2023 อินเทอร์เฟซอิเล็กโทรเจเนติกส์เพื่อตั้งโปรแกรมการแสดงออกของยีนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมด้วยไฟฟ้ากระแสตรง การเผาผลาญตามธรรมชาติ เผยแพร่: 31 กรกฎาคม 2023 ดอย: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7  

***