Forscher drahtlos hack ‚boss‘ gen, einen Schritt auf die Reprogrammierung des menschlichen Genoms: Die Weiterentwicklung, möglich gemacht durch winzige, künstliche Implantate, könnte zu neue Behandlungen für Krebs, psychische Erkrankungen

Es scheint, wie alles ist wireless in diesen Tagen. , Dass nun auch die Bemühungen um die Neuprogrammierung des menschlichen Genoms.

Eine neue University at Buffalo-led-Studie beschreibt, wie die Forscher drahtlos gesteuert FGFR1 — ein gen, das eine wichtige Rolle spielt, wie Menschen wachsen von Embryonen für Erwachsene-im Labor-gewachsen Hirngewebe.

Die Fähigkeit zu manipulieren die gene, die Autoren der Studie sagen, könnte führen, um neue Krebs-Therapien und Möglichkeiten zur Vorbeugung und Behandlung von psychischen Störungen, wie Schizophrenie.

Die Arbeit-angeführt von UB-Forscher Josep M. Jornet, Michal K. Stachowiak, Yongho Bae und Ewa K. Stachowiak — wurde berichtet in der Juni-Ausgabe der Proceedings of the Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Es repräsentiert einen Schritt vorwärts in Richtung genetische manipulation Technik, die wieder umwerfen könnte die Behandlung von Krebs sowie die Prävention und Behandlung von Schizophrenie und anderen neurologischen Erkrankungen. Es konzentriert sich auf die Schaffung einer neuen Teilbereich der Forschung die Autoren der Studie fordern „optogenomics,“ oder die Kontrolle des menschlichen Genoms durch laser -, Licht-und Nanotechnologie.

„Das Potenzial von optogenomic Schnittstellen ist enorm“, sagt co-Autor Josep M. Jornet, PhD, associate professor in der Abteilung Elektrotechnik in der UB School of Engineering und Applied Sciences. „Es könnte drastisch reduzieren die Notwendigkeit für Arzneimittel und andere Therapien für bestimmte Krankheiten. Könnte es auch ändern, wie Menschen mit Computern interagieren.“

Von der „optogenetik“ zu „optogenomics“

Für die letzten 20 Jahre haben die Wissenschaftler die Kombination von Optik und Genetik — das Feld der optogenetik — mit dem Ziel, die Beschäftigung von Licht zu Steuern, wie Zellen miteinander interagieren.

Dadurch könnte man möglicherweise die Entwicklung neuer Therapien für Krankheiten, die durch die Korrektur der Missverständnisse, die auftreten, zwischen den Zellen. Während vielversprechend, diese Forschung nicht direkt auf Störungen im genetischen Baupläne dieser Anleitung für menschliches Wachstum und unterliegen vielen Krankheiten.

Die neue Forschung beginnt, dieses Thema anzugehen, weil FGFR1-es steht für “ Fibroblast Growth Factor Receptor 1 — gebietet über rund 4,500 andere Gene, etwa ein Fünftel des menschlichen Genoms, als geschätzt durch die Human-Genom-Projekt, sagt Studie co-Autor Michal K. Stachowiak.

„In mancher Hinsicht, es ist wie ein Chef-gen“, sagt Stachowiak, PhD, professor in der Abteilung der Pathologie und Anatomische Wissenschaften an der Jacobs School of Medicine und Biomedical Sciences an der UB. „Durch die Kontrolle FGFR1, kann man theoretisch verhindern, dass die weit verbreitete gen-dysregulations bei der Schizophrenie oder bei Brustkrebs und anderen Arten von Krebs.“

Licht-aktivierten Kippschalter

Das Forschungsteam war in der Lage zu manipulieren, FGFR1 durch die Erstellung von kleinen Photonische Gehirn-Implantate. Diese wireless-Geräte sind nano-Laser und nano-Antennen und in der Zukunft, nano-Detektoren.

Forscher einlegen der Implantate in das Gehirn Gewebe, die sich aus induzierten pluripotenten Stammzellen und verstärkte mit Licht-aktivierten molekularen Schaltern. Sie dann ausgelöst, verschiedene laser-Lichter-gemeinsame Blaue laser, rote laser-und far-red laser — auf das Gewebe.

Die Interaktion Forschern erlaubt das aktivieren und deaktivieren von FGFR1 und seine damit verbundenen zellulären Funktionen, im wesentlichen hacking-gen. Die Arbeit kann schließlich aktivieren der ärzte zu manipulieren Patienten genomische Struktur, bietet eine Möglichkeit, zu verhindern und zu korrigieren, gen-Anomalien, sagt Stachowiak, der hält auch, einen Termin in der UB-Abteilung für Biomedizinische Technik, einem gemeinsamen Programm zwischen der Jacobs School und UB-engineering-Schule.

Die nächsten Schritte

Die Entwicklung ist noch lange nicht vom betreten der Arztpraxis oder im Krankenhaus, aber das research-team ist begeistert über die nächsten Schritte, die das testen in 3D „mini-Gehirne“ und Krebs-Gewebe. Zusätzliche Studie Autoren zählen Pei Miao und Amit Sangwan der UB-Abteilung der Elektrotechnik; Brandon Decker, Aesha Desai, Christopher Handelmann von der UB-Abteilung der Pathologie und Anatomische Wissenschaften; Liang Feng, PhD, von der University of Pennsylvania; und Anna Balcerak der Maria Sklodowska-Curie Memorial Cancer Center and Institute of Oncology in Polen.

Die Arbeit wurde unterstützt durch Zuschüsse aus dem US-amerikanischen National Science Foundation.