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La pelle modificata dal gene potrebbe essere il suo stesso sensore di zucchero nel sangue
I diabetici potrebbero infine avere sensori di glucosio integrati nei loro corpi. 3 ottobre 2017
Immagine per gentile concessione di Xiaoyang Wu
Per i diabetici, le continue punture delle dita per ottenere una goccia di sangue e misurarne il livello di glucosio sono un fastidio. Ma è anche essenziale. La glicemia fuori controllo può essere fatale.
Ecco perché gli ingegneri hanno cercato per decenni di creare un sensore di glucosio non invasivo, ma lo sviluppo di uno si è rivelato difficile. Non è semplicemente possibile misurare con precisione i livelli di zucchero attraverso la pelle.
Allora perché non, invece, ridisegnare il corpo di una persona per fare invece la misurazione? Questa è la brillante idea che hanno avuto Xiaoyang Wu e colleghi del Dipartimento per la ricerca sul cancro di Ben May dell'Università di Chicago.
In un affascinante mashup di tecnologie, il team di Chicago afferma di aver modificato geneticamente le cellule della pelle di un topo e di trasformarle in un rilevatore di glucosio che, una volta innestato sugli animali, funziona tutto il tempo e non ha bisogno di una batteria.
È la prima volta che la pelle vivente viene trasformata in un sensore, afferma Wu, aggiungendo che una tecnologia basata sulla pelle avrebbe molti vantaggi rispetto alle punture delle dita o anche ai monitor continui utilizzati da alcuni diabetici.
La pelle è uno degli organi più grandi del corpo, sottolineano Wu e i suoi colleghi il loro rapporto , apparso la scorsa settimana sul sito di pubblicazione bioRxiv. La pelle è facile da ottenere e, dicono, facile da rimuovere in seguito se le cose vanno male.
Per realizzare la loro invenzione biologica, Wu e il team hanno prima raccolto dai topi alcune delle cellule staminali il cui compito è creare nuova pelle. Successivamente, hanno utilizzato la tecnica di modifica genetica CRISPR per creare il loro rilevatore di glucosio integrato. Ciò ha comportato l'aggiunta di un gene da E. coli batteri il cui prodotto è una proteina che si attacca alle molecole di zucchero.
Successivamente, hanno aggiunto il DNA che produce due molecole fluorescenti. In questo modo, quando il E. coli la proteina si attacca allo zucchero e cambia forma, avvicina o allontana le molecole fluorescenti, generando un segnale che il team di Wu potrebbe vedere usando un microscopio.
Tutto ciò è stato fatto in un piatto di laboratorio, quindi il team ha testato se le cellule sensibili al glucosio potessero essere incorporate nel corpo di un topo innestando i cerotti cutanei ingegnerizzati sulla schiena. Quando i topi rimasti affamati hanno ricevuto improvvisamente una grande dose di zucchero, dice Wu, le cellule hanno reagito entro 30 secondi. Misurare il glucosio in questo modo era accurato quanto un esame del sangue, che hanno anche provato.
La tecnologia punta a un uso totalmente nuovo e inaspettato della terapia genica. Ma prima che una persona riceva un sensore CRISPR nel braccio, la tecnologia avrà bisogno di alcuni aggiustamenti. Questo perché per leggere la pelle luminosa dei suoi topi, Wu ha dovuto illuminarla con un laser e osservarla attraverso un microscopio da laboratorio di fascia alta.
Sarebbe una sfida per gli umani, ammette Wu. Il ricercatore afferma di avere idee per un approccio che potrebbe funzionare nelle persone, ma dal momento che potrebbe depositare un brevetto e avviare un'azienda, non è pronto a rivelarlo.
Una cosa che è già chiara è che potresti non smettere di trasformare la pelle in un sensore: potresti progettare le stesse cellule per produrre anche farmaci per curare il diabete. Il team di Wu ha recentemente sviluppato un trattamento di terapia genica che fa perdere peso ai topi (vedi Cinque modi per ottenere CRISPR nel corpo). Dice che combinare il loro sensore di glucosio basato sulla pelle con quella terapia genica potrebbe creare una forma vivente a circuito chiuso per controllare il diabete.
Il nostro studio svela il potenziale allettante della terapia genica cutanea per varie applicazioni cliniche in futuro, scrive Wu.