電流激發工程化細胞產生胰島素 向可穿戴活細胞編程設備邁進一大步

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示意圖顯示了植入小鼠背部的封裝DART工程細胞，DART系統可用于治療Ⅰ型糖尿病小鼠。圖片來源：《自然·代謝》

科技日報記者 張夢然

據《自然·代謝》31日發表的一項生物技術突破稱，科學家實現了用電流在改造的人類細胞里激活基因表達。這是一項以糖尿病小鼠為模型的概念驗證研究，實驗系統可激發工程改造的人類細胞產生胰島素。這一成果有望帶來一種能編程活細胞的新型可穿戴設備。

可穿戴電子設備被用于監控健康參數，如體力活動和血糖水平，但它們現在還不能用于直接改變基因活動。而能控制基因表達的設備將極大助力醫療干預，激活特定基因表達或使其沉默，例如增加體內特定激素的產生。

瑞士蘇黎世聯邦理工大學團隊此次對可以用電流控制的人類細胞基因表達做了概念驗證。他們開發了一個“電遺傳”界面，稱之為DC-激發調控技術（DART），可以用電池直流電供能，并設計了一個人類細胞內在感應系統，激活選定基因。這個系統可偵測到電極產生的離子所產生的活性氧（一類容易對其他分子做出反應的分子）。

團隊隨后使用這一技術改造人類細胞，經電刺激激活胰島素基因的表達，隨后將細胞放入凝膠膠囊在小鼠中測試。凝膠膠囊植入5只Ⅰ型糖尿病雄性小鼠的背部，研究人員每日一次用針灸針向其輸送4.5伏的電刺激10秒，發現這刺激了胰島素產生，恢復了正常血糖水平。

研究團隊表示，這一電遺傳界面未來或有助于開發以基因和細胞為基礎的新療法。

讓活細胞“住”在可穿戴設備里，為生命健康創造條件，這一創新開辟了精準醫療的一條新路。長久以來，我們用化學物質和物理療法刺激人體，希望它向期待的方向轉化，但人體環境因素復雜，實驗室里的反應未必能夠如愿在身體里復制。現在我們精確地刺激一小部分細胞，可操控性就大大增強了。相信未來很多疑難雜癥患者將受益于此。

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