許多現(xiàn)代健身追蹤器和智能手表都集成了LED，它們發(fā)出的綠光，無(wú)論是連續(xù)的還是脈沖的，都能穿透皮膚，可以用來(lái)測(cè)量佩戴者在體育活動(dòng)中或休息時(shí)的心率。這些手表已經(jīng)變得非常流行。一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在想利用這種流行，在皮膚上使用LED來(lái)控制基因和改變細(xì)胞的行為。

該團(tuán)隊(duì)由巴塞爾生物系統(tǒng)科學(xué)與工程系的Martin Fussenegger領(lǐng)導(dǎo)。他解釋了這項(xiàng)工作的挑戰(zhàn)，他表示人類(lèi)細(xì)胞中沒(méi)有自然發(fā)生的分子系統(tǒng)對(duì)綠光作出反應(yīng)，所以我們必須建立新的東西。

研究人員最終開(kāi)發(fā)了一個(gè)分子開(kāi)關(guān)，一旦植入，就可以通過(guò)智能手表的綠光激活。該開(kāi)關(guān)與研究人員引入人類(lèi)細(xì)胞的一個(gè)基因網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。按照慣例，他們使用HEK 293細(xì)胞作為原型。根據(jù)它包含的基因，只要細(xì)胞暴露在綠光下，它就能產(chǎn)生胰島素或其他物質(zhì)。關(guān)掉光線會(huì)使開(kāi)關(guān)失活，并停止這一過(guò)程。

由于他們使用了標(biāo)準(zhǔn)的智能手表軟件，研究人員沒(méi)有必要開(kāi)發(fā)專(zhuān)用程序。在他們的測(cè)試中，他們通過(guò)啟動(dòng)運(yùn)行中的應(yīng)用程序來(lái)打開(kāi)綠燈。新的模型會(huì)發(fā)出光脈沖，這甚至更適合于保持基因網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。然而，分子開(kāi)關(guān)更加復(fù)雜。一個(gè)分子復(fù)合物被整合到細(xì)胞的膜上，并與一個(gè)連接件相連，類(lèi)似于鐵路車(chē)廂的聯(lián)接。一旦發(fā)出綠光，投射到細(xì)胞中的組件就會(huì)脫離，并被運(yùn)送到細(xì)胞核中，在那里觸發(fā)一個(gè)產(chǎn)生胰島素的基因。當(dāng)綠光熄滅時(shí)，分離的部件與嵌入膜中的對(duì)應(yīng)部件重新連接。

研究人員在豬皮和活體小鼠身上測(cè)試了他們的系統(tǒng)，將適當(dāng)?shù)募?xì)胞植入小鼠體內(nèi)，并像背包一樣綁上一個(gè)智能手表。打開(kāi)手表的運(yùn)行程序，研究人員打開(kāi)了綠燈，以激活級(jí)聯(lián)。然而研究人員表示，這種技術(shù)至少在十年內(nèi)似乎不太可能進(jìn)入臨床實(shí)踐。這個(gè)原型中使用的細(xì)胞將必須由用戶(hù)自己的細(xì)胞來(lái)替代。此外，該系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)臨床階段才能被批準(zhǔn)，這意味著存在重大的監(jiān)管障礙。到目前為止，只有極少數(shù)的細(xì)胞療法得到批準(zhǔn)。