Электрогенетический инсулин

04.06.2020

Нужный уровень инсулина в крови можно поддерживать с помощью имплантата, который выделяет гормон в ответ на радиосигнал.

В норме уровень инсулина повышается после еды: специальные клетки поджелудочной железы (бета-клетки), которые его синтезируют, чувствуют повышение уровня глюкозы в крови, и выделяют инсулин. Клетки тела получают инсулиновый сигнал и начинают активно поглощать глюкозу. Но если клетки поджелудочной железы не работают, если их мало, если они погибли (как при диабете первого типа), то за уровнем инсулина приходится следить самому.

Уровень инсулина должен повышаться своевременно, его не должно быть ни слишком мало, ни слишком много. Обычные инсулиновые инъекции нужно делать строго перед едой, и ни в коем случае не забыть поесть после инъекции, иначе уровень сахара упадет очень сильно. Однако уже сравнительно давно есть препараты инсулина длительного действия: они начинают действовать не сразу, а спустя час, два, а то и восемь часов, и действуют потом такие препараты тоже очень долго, до 30 часов. Инсулин постепенно высвобождается в кровь, как бы имитируя нормальную работу инсулинсинтезирующих клеток поджелудочной.

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха пошли еще дальше и сконструировали инсулиновый имплантат, который выдает инсулин по радиосигналу снаружи. Имплантат состоит из двух частей, электронной и клеточной. Электронная часть - это микросхема, которая получает сигнал и генерирует электрический импульс. В клеточной части сидят живые бета-клетки, которые принимают электрический импульс и в ответ высвобождают инсулин.

Разумеется, клетки эти не простые, а модифицированные: они синтезируют белки, которые пропускают через мембрану ионы кальция и калия. Молекулярные ионные ворота чувствуют электрический импульс, ионы начинают входить в клетку и выходить из нее, и такая перегруппировка ионов включает цепочку внутриклеточных сигналов, которые доходят до инсулинового гена.

В другом варианте клетки и так синтезировали инсулин, накапливая его внутри себя в мембранных пузырьках-везикулах - электрический импульс заставлял клетку подвести эти пузырьки к наружной мембране и опорожнить их вовне. В статье в Science говорится, что имплантат успешно работал у мышей с диабетом первого типа: концентрация инсулина достигала пика через 10 минут после сигнала, и сахар в крови быстро снижался до нормального уровня.

Такой имплантат можно включать от приложения в смартфоне, более того, сам имплантат можно усовершенствовать так, чтобы он чувствовал уровень глюкозы в крови, чтобы он работал автономно, подобно сердечным ритмоводителям. Правда, клетки в нем все равно придется периодически менять, и эта процедура явно не должна быть сложной и дорогой, иначе электрогенетический имплантат не выдержит конкуренции с другими инсулиновыми средствами.

<< Назад: Дисплеи HELIOS 04.06.2020

>> Вперед: Найдены доказательства существования экзотического кваркового вещества 03.06.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Генетически модифицированный опоссум 04.08.2021 Ученые из Центра исследований динамики биосистем RIKEN (Япония) впервые в мире провели генетическое редактирование сумчатого существа. Это исследование позволит лучше изучить уникальные гены, которые присутствуют только у сумчатых. Генетически модифицированные животные, особенно мыши и крысы, являются чрезвычайно важными инструментами для исследования биологических процессов. Так, ученые могут заставить "замолчать" какой-либо ген, чтобы установить его истинную функцию. Сумчатые обладают весьма необычными генетическими характеристиками, каких нет у плацентарных млекопитающих. Ученые выбрали для исследований опоссума, поскольку он считается одним из самых древних ныне живущих видов. Его геном уже полностью секвенирован, а размеры и другие свойства схожи со свойствами мышей и крыс. Ученые в рамках эксперимента ввели раствор для редактирования генома в оплодотворенные яйцеклетки самки опоссума. Затем яйцеклетки пересадили суррогатной матери. В результате специалистам удалось получить первое генетически отредактированное потомство. Специалисты исследовали ген, ответственный за производство пигмента для тела. Когда работа гена нарушается, в организме вырабатывается недостаточно пигмента. Так, некоторые родившиеся у суррогатной матери детеныши оказались альбиносами - это значило, что эксперты успешно воздействовали на ген. Альбиносы выросли и передали дефектный ген следующим поколениям. Опробовав технологию, ученые намерены провести дальнейшие эксперименты. Полученные ими данные будут важны для таких областей, как эмбриология, нейробиология, репродукция, иммуногенетика, биология рака и даже сравнительная эволюция.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025