Controllare i geni con il pensiero

Sembra quasi di essere nella saga spaziale "Guerre stellari", in cui il maestro Yoda insegna al giovane Luke Skywalker come recuperare il caccia stellare X-Wing dalla palude usando la forza del pensiero: Marc Folcher e altri ricercatori del gruppo di Martin Fussenegger, professore di biotecnologia e bioingegneria presso il Dipartimento biosistemi e ingegneria (D-BSSE) di Basilea, hanno sviluppato un nuovo metodo di regolazione genica in cui i pensieri - o meglio le specifiche onde cerebrali che generano - controllano la conversione dei geni in proteine, nota in gergo tecnico come espressione.

"Per la prima volta siamo riusciti a intercettare le onde cerebrali umane, a trasmetterle in modalità wireless a una rete genica e a regolare l'espressione di un gene in base al tipo di pensiero. Controllare l'espressione genica attraverso la forza del pensiero è un sogno che inseguiamo da Chi siamo da oltre un decennio", dice Fussenegger.

Una fonte di ispirazione per il nuovo sistema di regolazione genica controllato dalla mente è stato il gioco "Mindflex". Il giocatore sponsorizza un tipo di cuffia con un sensore sulla fronte che registra le onde cerebrali. L'elettroencefalogramma (EEG) registrato viene poi trasmesso nell'ambiente di gioco. L'EEG controlla una ventola per guidare una pallina attraverso un percorso a ostacoli.

Trasmissione wireless all'impianto

Il sistema, che i bioingegneri di Basilea hanno appena presentato su "Nature Communications", consiste ora anche in una cuffia EEG. Le onde cerebrali registrate vengono analizzate e trasmesse in modalità wireless via Bluetooth a un controller. Questo controlla un generatore di campo, che produce un campo elettromagnetico che alimenta induttivamente un impianto con elettricità.

Il pensiero controlla la quantità di proteine

L'impianto è stato inizialmente testato in colture cellulari e in topi, controllati dal pensiero di vari soggetti. Nei loro test, i ricercatori hanno lavorato con la SEAP, una proteina modello umana facilmente rilevabile che si diffonde dalla camera di coltura dell'impianto nel flusso sanguigno del topo.

Per regolare la quantità di proteine rilasciate, i soggetti del test dovevano mettersi in tre diversi stati d'animo: Biofeedback, meditazione e concentrazione. I soggetti in esame, giocando a Minecraft al computer, cioè concentrandosi, hanno indotto livelli medi di SEAP nel sangue dei topi, mentre in uno stato di completo rilassamento, cioè di meditazione, sono stati raggiunti livelli ematici di SEAP molto elevati nelle cavie. Durante il biofeedback, i soggetti hanno osservato la luce LED dell'impianto nel corpo del topo e sono stati in grado di accendere o spegnere consapevolmente la luce LED il più a lungo possibile attraverso questa retroazione visiva dei loro pensieri. Ciò si è riflesso a sua volta in quantità variabili di SEAP nel flusso sanguigno degli animali.

Nuovo costrutto genico sensibile alla luce

"Questo tipo di controllo genico è completamente nuovo e unico nella sua semplicità", spiega Fussenegger. In particolare, il modulo optogenetico sensibile alla luce, che reagisce alla luce del vicino infrarosso, è un nuovo sviluppo. La luce colpisce una proteina fotosensibile modificata all'interno di cellule geneticamente modificate e innesca una cascata di segnalazione artificiale, al termine della quale viene prodotta la SEAP. ? stato utilizzato il vicino infrarosso perché è largamente innocuo per le cellule umane, può penetrare in profondità nei tessuti e il funzionamento dell'impianto può essere monitorato visivamente.

Il sistema esistente funziona perfettamente in colture di cellule umane e in sistemi di topi umani. Fussenegger spera che un impianto controllato dal pensiero possa un giorno aiutare a riconoscere precocemente malattie neurologiche come il mal di testa cronico, il mal di schiena e l'epilessia grazie a specifiche onde cerebrali. Ciò potrebbe innescare e controllare la formazione tempestiva di determinate sostanze attive negli impianti.