I dispositivi indossabili sono diventati sempre più diffusi e stanno guadagnando terreno. Questi dispositivi solitamente integrano biomateriali ed elettronica. Alcuni dispositivi elettromagnetici indossabili fungono da raccoglitori di energia meccanica per fornire energia. Attualmente , non esiste un'interfaccia elettrogenetica diretta. Pertanto, i dispositivi indossabili non possono programmare direttamente terapie geniche. I ricercatori hanno sviluppato la prima interfaccia elettrogenetica diretta che consente l'espressione di transgeni nelle cellule umane. Denominata DART (DC current-actuated regulation technology), utilizza un'alimentazione in corrente continua per generare specie reattive dell'ossigeno che agiscono su promotori sintetici per l'espressione genica. In un modello murino di diabete di tipo 1, il dispositivo ha stimolato cellule umane ingegnerizzate impiantate sottocute a rilasciare insulina, ripristinando così i normali livelli di glicemia.
I dispositivi elettronici indossabili come smartwatch, fitness tracker, visori VR , gioielli intelligenti, occhiali con connessione internet, auricolari Bluetooth e molti dispositivi per la salute sono ormai comuni e stanno guadagnando terreno, soprattutto in ambito sanitario. Solitamente non invasivi, i dispositivi per la salute interfacciano biomateriali (inclusi gli enzimi) con l'elettronica e vengono utilizzati per monitorare la mobilità, i parametri vitali e i biomarcatori nei fluidi biologici (sudore, saliva, liquido interstiziale e lacrime). Alcuni dispositivi indossabili elettromagnetici fungono anche da raccoglitori di energia meccanica per fornire energia.
I dispositivi indossabili interconnessi svolgono un ruolo chiave nella raccolta dei dati sanitari individuali, che possono rivelarsi utili per fornire assistenza sanitaria personalizzata, comprese le terapie geniche. Il diabete di tipo 1 è una di queste patologie, in cui un dispositivo di monitoraggio indossabile potrebbe stimolare e controllare l'espressione dell'insulina in cellule umane ingegnerizzate impiantate sottocute, al fine di rilasciare insulina e ripristinare i normali livelli di glicemia. Tali dispositivi necessiterebbero di un'interfaccia elettrogenetica per controllare l'espressione genica. Tuttavia, a causa dell'indisponibilità di un'interfaccia di comunicazione funzionale, il mondo elettronico e quello genetico rimangono in gran parte incompatibili e i dispositivi indossabili non si sono ancora evoluti al punto da poter offrire terapie geniche.
I ricercatori dell'ETH di Zurigo, a Basilea, in Svizzera, sono recentemente riusciti a sviluppare un'interfaccia che permette a un dispositivo elettronico di comunicare con il mondo genetico tramite l'utilizzo di una corrente continua a bassa intensità. Denominata DART (Direct Current-Actuated Regulation Technology), questa tecnologia genera livelli non tossici di specie reattive dell'ossigeno per regolare in modo reversibile i promotori sintetici. In un modello murino, la sua applicazione ha stimolato con successo cellule umane geneticamente modificate e impiantate sotto la pelle, inducendole a rilasciare insulina e a ripristinare i livelli di glicemia.
Al momento, DART sembra promettente, ma ha superato i rigori degli studi clinici e ha dimostrato la sua validità in termini di sicurezza ed efficacia. In futuro, i dispositivi elettronici indossabili con DART potrebbero essere in grado di programmare direttamente gli interventi metabolici.
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Riferimenti:
- Kim J., et al., 2018. Bioelettronica indossabile: dispositivi elettronici indossati dal corpo basati su enzimi. Acc. Chim. Ris. 2018, 51, 11, 2820–2828. Data di pubblicazione: 6 novembre 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. et al. 2023. Un'interfaccia elettrogenetica per programmare l'espressione genica dei mammiferi mediante corrente continua. Metabolismo della natura. Pubblicato: 31 luglio 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7
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, it uses a DC supply to generate reactive oxygen species that act on synthetic promoters for expression. In a type 1 diabetic mouse model, the device stimulated subcutaneously implanted engineered human cells to release insulin that restored normal blood sugar level.){kind=link}