Smartwatch/Smartphone könnten Insulinbildung steuern

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  Smartwatch kann gepulst grünes, die Haut durchdringendes Licht abgeben - ©Pixabay_pornchainakumpa

Smartwatches oder -phones als Pulsmesser kennt man schon länger. Möglich ist diese, vor allem bei Sportlern beliebte Möglichkeit, durch die, kontinuierlich oder gepulst grünes, und die Haut durchdringendes Licht abgebenden, integrierten LED-​Dioden. ETH-Forscher wollten daher die mittlerweile weit verbreiteten Uhren und deren Lichtquellen nutzen, um durch die Haut hindurch Gene zu steuern und das Verhalten von Zellen zu verändern. Allerdings, so der ETH-Forscher Fussenegger, “…ein molekulares System, das auf Grünlicht reagiert, gibt es natürlicherweise in menschlichen Zellen nicht, wir mussten deshalb etwas Neues konstruieren.”

Man entwickelte daher einen molekularen Schalter, der – einmal implantiert – mit grünem Licht von Smartwatches aktiviert werden kann. Gekoppelt ist er mit einem genetischen Netzwerk, das die Forschenden menschlichen Zellen hinzufügten. Für diesen Prototyp verwendeten sie wie üblich HEK-​Zellen. Je nach dem mit welchen Genen dieses Netzwerks ausgestattet ist, kann es beispielsweise Insulin produzieren, sobald grünes Licht auf die Zellen trifft. Wird das Licht ausgeschaltet, wird der Schalter inaktiviert und der Vorgang stoppt.

Da man dafür die Standardsoftware der Smartwatch nutzen kann, mussten die Forschenden nicht einmal eigene Programme entwickeln. Einschalten lässt sich das Grünlicht, mit dem starten der “Lauf-App”. Diese, längst gängigen, Uhren sind universell nutzbar, die neueren Modelle davon senden das Licht gepulst, was sich noch besser eignet, um das Gennetzwerk am Laufen zu halten.

Wesentlich komplizierte hingegen ist der molekulare Schalter. Dafür musste man in der Membran der HEK-​Zellen ein Molekülkomplex einbauen, das ähnlich einer Eisenbahnwagenkupplung mit einem entsprechenden Gegenstück gekoppelt ist. Sobald grünes Licht angeschaltet wird, löst sich das in das Zellinnere hineinragende Stück ab und wird in den Zellkern transportiert. Dort schaltet es ein Gen an, das Insulin produziert. Sobald das Grünlicht erlischt, verbindet sich das abgekoppelte Teil wieder mit dem in der Membran verankerten Gegenstück.

Ihr System testete die Züricher Forschungsgruppe sowohl an einer Speckschwarte als auch an lebenden Mäusen, denen sie die entsprechenden Zellen implantierten und eine Smartwatch wie ein Rucksack anschnallten. Durch das Starten des Laufprogramms der Uhr schalteten die Forschenden das Grünlicht ein und setzten die Kaskade in Gang.

«Es ist das erste Mal, dass man mit kommerziell erhältlichen intelligenten elektronischen Geräten, die auf der Hautoberfläche getragen werden, sogenannten Wearables, ein solches Implantat steuern kann», betont der ETH-​Professor. Die meisten Uhren verfügen über grünes Licht, weshalb es sinnvoll ist, eine mögliche künftige Anwendung darauf auszurichten. Auf diese Weise müssten Anwenderinnen und Anwender kein spezielles Gerät kaufen.

Allerdings, und jetzt kommt bei dieser tollen Forschungsarbeit die schlechte Nachricht, bis die Technologie in die Klinik kommt, könnten allerdings noch 10 Jahre vergehen. Denn die im Prototyp verwendeten Zellen müssten durch Eigenzellen des Anwenders ersetzt werden. Und dann muss das System die klinischen Phasen überstehen, ehe es zugelassen wird.

Doch wie schnell Forschung sein kann, hat ja gerade eben die Entwicklung eines Impfstoffes innerhalb eines Jahres bewiesen. Normalerweise würden Forschende dafür einen Zeitraum von mindestens 3-5 Jahren ansetzen. Es ist also durdhaus möglich, dass Diabetiker schon in einigen Jahren Smartphones für ihre Diabetesbehandlung nutzen können.

Quelle: ETH-Zürich

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