Scritto da: Federica Vitale
Fonte: http://www.nextme.it/scienza/parascienza/8520-gene-controllati-pensiero
Un nuovo dispositivo utilizza l’energia elettrica delle onde cerebrali di una persona per innescare un diodo a emissione luminosa che, a sua volta, attiva i geni a distanza. Più semplicemente, si tratta di un modo per attivare o disattivare un gene grazie semplicemente al pensiero. L’impianto, per il momento, è stato posizionato nei topi.
Il sistema, descritto sulla rivista Nature Communications, può eventualmente fornire a un gene la possibilità di essere controllato e dare delle risposte a specifici stati mentali di un individuo. Il dispositivo si basa sulla combinazione di due tecnologie ben note: la optogenetics, che utilizza proteine sensibili alla luce per controllare l’espressione genica, e un interfaccia cervello-computer che sfrutta i potenziali elettrici della materia grigia. “Questo lavoro è abbastanza impressionante“, ha dichiarato il biologo sintetico Timothy Lu del MIT. “Questa è la prima volta che ci si è spinti fino a questo punto con la combinazione di tali tecnologie“.
Martin Fussenegger, del Politecnico federale di Zurigo, che ha guidato la nuova ricerca, ha lavorato sui modi per controllare in remoto l’espressione genica. Il suo recente lavoro si è concentrato sulla creazione dei transgeni in grado di produrre proteine o segnali chimici all’interno degli impianti di cellule attivate dalla luce di una specifica lunghezza d’onda. Poiché gli impulsi nervosi nel cervello, catturati da un dispositivo EEG, sono elettrici, questa informazione può essere facilmente trasmessa ad una sorgente luminosa. Tali input neurali sono stati utilizzati per controllare i cursori, le protesi e anche le azioni ed i comportamenti degli animali in laboratorio. Ma “mai prima d’ora era stato possibile portare le onde cerebrali al livello di espressione e controllare la trascrizione di un gene“, ha detto Fussenegger.
Per progettare questo sistema, i ricercatori hanno creato un piccolo dispositivo impiantabile che conteneva le cellule sensibili alla luce nel vicino infrarosso, e un diodo che ha prodotto questa lunghezza d’onda. Se esposte alla luce, le cellule producono una molecola batterica che induce la sintesi degli interferoni. Le cellule sono state contenute all’interno di un dispositivo impiantato.
L’impianto è stato poi collegato ad un monitor in modalità wireless tramite un dispositivo Bluetooth, il quale ha catturato le onde cerebrali di un partecipante umano con un sensore EEG posto sulla fronte. Mentre controllavano l’attività cerebrale, i ricercatori hanno chiesto ai partecipanti di eseguire uno dei tre esercizi mentali previsti: giocare una partita di Minecraft per 10 minuti; controllare l’attività cerebrale in risposta alla luminosità di una visualizzazione a LED; o, semplicemente, rilassarsi, meditando o lasciando che le loro menti vagassero. “In tutti e tre gli stati mentali, il cervello ha prodotto diversi e specifici segnali”, ha spiegato Fussenegger. “Questi segnali EEG sono stati poi convertiti in valori che, sul LED, illuminavano le cellule” che erano contenute all’interno dell’impianto.
I dispositivi “optogenetics” stati quindi posti sotto la pelle dei topi, che si muovevano liberamente su una superficie che genera un campo elettrico in risposta al segnale EEG dello stato mentale di una persona. All’accensione delle onde cerebrali appropriate, la superficie ha trasmesso il segnale elettrico ad un ricevitore che alimentava il LED ad infrarossi. Con la luce accesa, i geni all’interno delle cellule sono stati espressi e le proteine secrete nel topo.
Fussenegger si aspetta che tale tecnologia possa essere pronta per le applicazioni sull’uomo, nel prossimo decennio. “Gli smartphone hanno batterie che possono funzionare come fonte di energia per il LED“, ha detto. “Potremmo avere un dispositivo impiantato da qualche parte nella testa. Dovrebbe trasmettere via Bluetooth a uno smartphone e questo potrebbe quindi alimentare l’impianto”.
Tali dispositivi sono “molto lungimiranti“, ha detto il biologo sintetico Matthew Bennett della Rice University, in Texas. “Sembra così futuristico e quasi folle, ma ci potrebbero essere malattie che potremmo controllare a seconda dello stato mentale di un individuo“. I trattamenti a base di tali impianti potrebbero essere “particolarmente interessanti per qualsiasi tipo di malattia del cervello in cui questo produce una firma patologica alle onde cerebrali, ad esempio nelle condizioni di dolore cronico o alcune forme di epilessia“, ha osservato Fussenegger.