智能手表控制系统设计示意图。
如今，许多健身追踪器和智能手表都包含发光二极管（LED）。LED发射出的连续或脉冲绿光可以穿透皮肤，测量用户在活动或休息时的心率。近日，瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH）领导的研究团队正试图开发这类流行设备的全新应用方式：用LED透过皮肤控制基因，从而改变细胞行为。
ETH的Martin Fussenegger教授解释了这项工作面临的挑战：“人类细胞中自然产生的分子系统对绿光无响应。因此，我们必须打造新系统。”Fussenegger教授带领的团队最终开发了一种分子开关，在植入后能够被智能手表的LED模块发出的绿光激活。相关研究成果于当地时间6月7日刊登在《自然通讯》杂志中。
分子开关与研究人员引入人类细胞的基因网络密切相关。一旦细胞暴露在绿光之下，网络结构（即包含的基因）就能产生胰岛素或其他物质。切断绿光源，分子开关失效，进程停止。这种系统在未来或许能成为治疗糖尿病的利器。由于适配标准智能手表软件，研究人员没有必要再开发专用程序。他们用猪皮、活鼠和智能手表完成了新系统的测试，在测试期间，他们成功通过启动应用程序打开了绿灯。Fussenegger教授说：“现有的智能手表为我们提供了一个通用的分子开关解决方案。新模型发射的光脉冲非常适合维持基因网络的运转。”
然而，分子开关也更为复杂——分子复合物被整合到细胞膜上，并与连接物质相连。受到绿光激发后，投射到细胞内的成分转而脱落，并被运送到细胞核中，激活产生胰岛素的基因。当绿光消失后，脱落碎片与嵌在细胞膜中的对应碎片重新建立连接。
Fussenegger教授表示：“我们首次用商用智能可穿戴设备完善了植入工作。大多数智能手表都能发出绿光，这是潜在应用的基础，因为用户不需要购买特殊设备。不过，由于现阶段细胞治疗的局限性，这项技术至少在未来10年内不太可能投入临床实践。”
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编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《自然通讯》
期刊编号：2041-1723
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/06/210607084616.htm
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