ETHZ-Forscher regulieren Gene per Stromschlag

Prototyp: Kabel verbindet Kammer mit Steuerungselektronik (grün).

Bild: ethz.ch

Forschern der ETHZ ist es erstmals gelungen, Gene direkt mit elektrischem Strom zu kontrollieren. Das schafft die Grundlage für medizinische Implantate, die sich durch elektronische Geräte außerhalb des Körpers ein- und ausgeschalten lassen. Das Anwendungsfeld klingt derzeit futuristisch. So könnten beispielsweise Diabetiker auf Knopfdruck geheilt werden. In "Science" wurde nun ein erster Prototyp eines solchen Implantats vorgestellt.

Es hört sich wie Science Fiction an: Ein Diabetiker trägt in seinem Körper ein Implantat, das insulinproduzierende Zellen enthält, und eine elektronische Steuereinheit. Sobald der Patient etwas isst und der Blutzucker steigt, kann er über sein Smartphone mittels App ein elektrisches Signal absetzen oder die App übernimmt dies automatisch, wenn der Speiseplan einprogrammiert ist. Wenig später schütten die Zellen Insulin aus, welches den Blutzuckerspiegel reguliert.

Signalkaskade in Zellen

Auf der einen Seite des Implantats der ETHZ-Forscher sitzt eine Platine mit der Empfangs- und Steuerelektronik, auf der anderen eine Kammer, welche menschliche Zellen enthält. Über ein Kabel ist die Platine mit dem Zellbehälter verbunden. Ein Funksignal von außerhalb des Körpers aktiviert die Elektronik im Implantat, diese überträgt elektrische Signale direkt an die Zellen. Die elektrischen Signale stimulieren eine spezielle Kombination von Kalzium- und Kaliumkanälen, welche eine Signalkaskade in der Zelle aktiviert, die das Insulin-Gen steuert. Die Zellmaschinerie verpackt das Insulin in Vesikeln, die durch das elektrische Signal mit der Zellmembran verschmelzen und so das Insulin innerhalb weniger Minuten freisetzen.

"Internet of the Body"

"Das Implantat könnte mit dem Cyberspace verbunden werden", so ETHZ-Forschungsleiter Martin Fussenegger. Arzt oder Patient können via App direkt intervenieren und die Insulinproduktion hochfahren. Dies auch aus der Ferne übers Internet, sobald die physiologischen Daten aus dem Implantat übermittelt werden. "Mit einem solchen Gerät könnte der Mensch voll in die digitale Welt integriert werden und ein Teil des Internet of Things oder sogar zum Internet of the Body werden", sagt der ETH-Professor. Die Gefahr eines Hackerangriffs sieht er gelassen. "Schon heute tragen Menschen Herzschrittmacher, die theoretisch angreifbar, aber dementsprechend gut geschützt sind."

Quelle: www.pressetext.com/Florian Fügemann