To brzmi jak fragment scenariusza ambitnego filmu science fiction, ale to czysta nauka. Badacze z Korei Południowej opracowali metodę bezprzewodowej aktywacji konkretnych genów u żywych myszy, wykorzystując do tego częstotliwość 60 Hz – dokładnie taką samą, jaka płynie w standardowych gniazdkach elektrycznych w wielu częściach świata. Przełomowe badanie, opublikowane na łamach prestiżowego czasopisma Cell, wprowadza bezinwazyjny „magnetyczno-genetyczny” przełącznik, który może zrewolucjonizować sposób, w jaki badamy, a w przyszłości być może i leczymy choroby.
Zespół, wywodzący się z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), zademonstrował potęgę swojego systemu poprzez dokonanie iście zdumiewających wyczynów biologicznych. Wykorzystując pole elektromagnetyczne, naukowcy aktywowali geny odpowiedzialne za przeprogramowanie epigenetyczne u starszych myszy, co skutecznie wydłużyło ich życie i cofnęło markery starzenia w wielu tkankach. W innym eksperymencie badacze byli w stanie selektywnie włączyć zmutowane geny amyloidowe w mózgach starszych osobników. Pozwoliło to na stworzenie „czystszego” modelu do badań nad chorobą Alzheimera, wolnego od zakłóceń wynikających z naturalnych procesów starzenia. Wszystko to osiągnięto bez podawania leków czy wszczepiania implantów – wystarczyło precyzyjnie kontrolowane pole magnetyczne.
Mechanizm stojący za tym biologicznym „pilotem zdalnego sterowania” jest równie elegancki, co specyficzny. Pole elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości jest wychwytywane przez białko o nazwie Cytochrome b5 type B (CYB5B). Ta interakcja inicjuje otwarcie kanałów wapniowych sterowanych napięciem, ale nie powoduje ona chaotycznego zalania komórki. Zamiast tego generuje rytmiczne impulsy jonów wapnia. Ta konkretna oscylacja aktywuje czynnik transkrypcyjny SP7, który następnie wiąże się z docelową sekwencją DNA i „zapala” wybrany gen. Badacze odkryli, że samo zalanie komórki wapniem przy użyciu innych metod nie przynosiło efektu; kluczem do sukcesu okazał się właśnie ten rytmiczny, uporządkowany sygnał.
Dlaczego to takie ważne?
Badania te stanowią milowy krok w dziedzinie zdalnego sterowania procesami biologicznymi. Choć techniki takie jak optogenetyka (wykorzystująca światło do kontrolowania komórek) mają ogromną moc, często wymagają inwazyjnych implantów światłowodowych, aby dostarczyć światło w głąb tkanek. Magnetogenetyka oferuje natomiast niskoczęstotliwościowe pola, które przenikają przez ciało w sposób całkowicie nieszkodliwy i bezinwazyjny. Otwiera to drzwi do terapii, które można by włączać i wyłączać w razie potrzeby za pomocą zewnętrznego urządzenia.
Potencjalne zastosowania zapierają dech w piersiach – od aktywacji procesów regeneracyjnych po precyzyjne uderzanie w komórki nowotworowe. Choć do zastosowań terapeutycznych u ludzi wciąż daleka droga, praca ta daje badaczom potężne nowe narzędzie i pozwala rzucić okiem w przyszłość, w której kontrolowanie naszej własnej biologii może być tak proste, jak naciśnięcie włącznika światła. Pełną treść publikacji można znaleźć w magazynie Cell: A wirelessly controlled magnetogenetic gene switch for non-invasive programming of longevity and disease.
