परिधान करण्यायोग्य उपकरण जीन अभिव्यक्ती नियंत्रित करण्यासाठी जैविक प्रणालींशी संवाद साधते 

परिधानयोग्य उपकरणे प्रचलित झाली आहेत आणि त्यांचा वापर वाढत आहे. ही उपकरणे सामान्यतः जैविक पदार्थांना इलेक्ट्रॉनिक्सशी जोडतात. काही परिधानयोग्य विद्युत-चुंबकीय उपकरणे ऊर्जा पुरवण्यासाठी यांत्रिक ऊर्जा संचयक म्हणून काम करतात. सध्या , कोणताही “थेट विद्युत-आनुवंशिक इंटरफेस” उपलब्ध नाही. त्यामुळे, परिधानयोग्य उपकरणे जनुकीय-आधारित उपचारांना थेट प्रोग्राम करू शकत नाहीत. संशोधकांनी पहिला थेट विद्युत-आनुवंशिक इंटरफेस विकसित केला आहे, जो मानवी पेशींमध्ये ट्रान्सजीन अभिव्यक्ती सक्षम करतो. DART (DC current-actuated regulation technology) असे नाव असलेले हे उपकरण, अभिव्यक्तीसाठी कृत्रिम प्रमोटर्सवर कार्य करणाऱ्या प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (reactive oxygen species) निर्माण करण्यासाठी डीसी पुरवठ्याचा वापर करते. टाईप १ मधुमेहाच्या उंदराच्या मॉडेलमध्ये, या उपकरणाने त्वचेखाली रोपण केलेल्या अभियांत्रिकी मानवी पेशींना इन्सुलिन सोडण्यासाठी उत्तेजित केले, ज्यामुळे रक्तातील साखरेची पातळी सामान्य झाली.

स्मार्टवॉच, फिटनेस ट्रॅकर, व्हीआर हेडसेट , स्मार्ट ज्वेलरी, वेब-इनेबल्ड ग्लासेस, ब्लूटूथ हेडसेट आणि आरोग्याशी संबंधित अनेक उपकरणांसारखी परिधान करण्यायोग्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आजकाल सर्वसामान्य झाली आहेत आणि विशेषतः आरोग्य क्षेत्रात त्यांचा वापर वाढत आहे. सामान्यतः नॉन-इन्व्हेसिव्ह (शरीरात न घुसणारी) आरोग्य-संबंधित उपकरणे जैविक पदार्थांना (एन्झाईमसह) इलेक्ट्रॉनिक्सशी जोडतात आणि त्यांचा उपयोग हालचाल, महत्त्वाची शारीरिक चिन्हे आणि जैविक द्रवांमधील (घाम, लाळ, इंटरस्टिशियल फ्लुइड आणि अश्रू) बायोमार्कर्सचे निरीक्षण करण्यासाठी केला जातो. काही परिधान करण्यायोग्य इलेक्ट्रो-मॅग्नेटिक उपकरणे ऊर्जा पुरवण्यासाठी यांत्रिक ऊर्जा संचयक म्हणूनही काम करतात.

परस्पर जोडलेली परिधानयोग्य उपकरणे व्यक्तींच्या आरोग्याविषयीचा डेटा गोळा करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात, जो जनुकीय उपचारांसह वैयक्तिकृत आरोग्यसेवा प्रदान करण्यासाठी उपयोगी ठरू शकतो. टाईप १ मधुमेह ही अशीच एक स्थिती आहे, जिथे त्वचेखाली रोपण केलेल्या अभियांत्रिकी मानवी पेशींमध्ये इन्सुलिनच्या निर्मितीला उत्तेजित करून आणि नियंत्रित करून, इन्सुलिन स्रवण्यासाठी आणि रक्तातील साखरेची पातळी सामान्य करण्यासाठी एक परिधानयोग्य देखरेख उपकरण वापरले जाऊ शकते. जनुकीय निर्मिती नियंत्रित करण्यासाठी उपकरणांना इलेक्ट्रो-जेनेटिक इंटरफेसची आवश्यकता असेल. परंतु कोणत्याही कार्यात्मक संवाद इंटरफेसच्या अनुपलब्धतेमुळे, इलेक्ट्रॉनिक आणि जनुकीय जग मोठ्या प्रमाणात विसंगत राहिले आहे, आणि जनुकीय उपचार प्रदान करण्यासाठी परिधानयोग्य उपकरणे अद्याप विकसित झालेली नाहीत.

स्वित्झर्लंडमधील बासेल येथील ईटीएच झुरिचमधील संशोधकांनी अलीकडेच एक असा इंटरफेस विकसित करण्यात यश मिळवले आहे, जो कमी-पातळीच्या डीसी प्रवाहाचा वापर करून एका इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाला जनुकीय जगाशी संवाद साधण्यास सक्षम करतो. डार्ट (डायरेक्ट करंट-ॲक्ट्युएटेड रेग्युलेशन टेक्नॉलॉजी) असे नाव असलेली ही पद्धत, कृत्रिम प्रमोटर्सना उलटसुलटपणे सूक्ष्म-समायोजित करण्यासाठी रिॲक्टिव्ह ऑक्सिजन स्पीशीजची (reactive oxygen species) बिनविषारी पातळी निर्माण करते . उंदरांच्या मॉडेलमध्ये, याच्या वापरामुळे त्वचेखाली रोपण केलेल्या अभियांत्रिकी मानवी पेशींना इन्सुलिन स्रवण्यासाठी आणि रक्तातील साखरेची पातळी पूर्ववत करण्यासाठी यशस्वीरित्या उत्तेजित केले गेले.

याक्षणी, DART आशादायक दिसत आहे, परंतु ते क्लिनिकल चाचण्यांच्या कठोरतेतून गेले आहे आणि सुरक्षितता आणि परिणामकारकतेच्या दृष्टीने त्याची योग्यता सिद्ध करते. भविष्यात, DART सह घालण्यायोग्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे चयापचय हस्तक्षेप थेट प्रोग्राम करण्याच्या स्थितीत असू शकतात. 

*** 

संदर्भ:  

1. किम जे., इत्यादी., 2018. घालण्यायोग्य बायोइलेक्ट्रॉनिक्स: एन्झाईम-आधारित शरीर-वर्ण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे. Acc. केम. रा. 2018, 51, 11, 2820–2828. प्रकाशन तारीख: 6 नोव्हेंबर 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451  

2. हुआंग, जे., झ्यू, एस., बुचमन, पी. इत्यादी. 2023. डायरेक्ट करंटद्वारे सस्तन प्राणी जनुक अभिव्यक्ती प्रोग्राम करण्यासाठी इलेक्ट्रोजेनेटिक इंटरफेस. निसर्ग चयापचय. प्रकाशित: 31 जुलै 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7  

***