Le pillole del futuro saranno elettroniche
Martin Fussenegger è convinto che il mondo digitale in cui viviamo si connetterà con il mondo biologico. La sua visione: tra 50 anni le pillole elettroniche ci guariranno.
La medicina utilizza da secoli lo stesso concetto terapeutico: se ci sentiamo male, andiamo dal medico, che ci prescrive una pillola da prendere tre volte al giorno. Il medico stabilisce la dose di farmaco in base al nostro peso corporeo. Questo concetto presenta diversi svantaggi: Andiamo dal medico solo quando siamo già malati. Il dosaggio dei farmaci è impreciso. Inoltre, con molte terapie cerchiamo di tenere sotto controllo i sintomi, ma spesso non curiamo la malattia stessa.
Impianto bioelettronico
Azzardo quindi un'ipotesi: in un futuro lontano non inghiottiremo più le tradizionali pillole che fanno poco e con le quali probabilmente non riusciremo a risolvere tutti i problemi di salute esistenti. Tra 50 anni, invece, le pillole saranno elettroniche. Consisteranno in una capsula da impiantare sotto la pelle. Da un lato, la capsula contiene cellule di design che monitorano il nostro metabolismo e possono intervenire producendo proteine e prodotti metabolici. Dall'altro lato, la capsula contiene l'elettronica che controlla le cellule di design e consente il collegamento con il mondo esterno. I medici saranno in grado di regolare il funzionamento della pillola elettronica tramite il loro smartphone e di intervenire se necessario.
Queste pillole elettroniche combineranno diagnosi e terapia. La terapia sarà avviata immediatamente e somministrata nella dose giusta per l'individuo. Questo ci permetterà di bloccare sul nascere le malattie metaboliche.
Le protesi molecolari controllano il metabolismo
I primi successi della ricerca in questa direzione sono già stati raggiunti. Nel nostro gruppo, da anni, studiamo e sviluppiamo le cosiddette protesi molecolari. Le protesi sono note per i loro problemi meccanici: Se non possiamo più camminare, se ci cade un dente o un capello, usiamo le protesi per sostituire ciò che manca. Le protesi possono essere sviluppate anche per i processi biochimici malfunzionanti. Si tratterebbe di cellule riprogrammate che assumono la funzione di cellule difettose nel corpo.
Queste cellule di design potrebbero un giorno produrre insulina sufficiente per i diabetici, regolare il metabolismo dei grassi di altre persone in modo che non diventino sovrappeso o prevenire la crescita di cellule tumorali in una fase precoce. Le cellule riconoscerebbero le malattie e inizierebbero immediatamente la terapia, chi siamo, con la produzione di prodotti metabolici. Una volta completata la terapia, le cellule tornerebbero in modalità standby.
? già possibile utilizzare un tipo di terapia cellulare relativamente semplice: In agosto, Novartis ha ottenuto l'ammissione negli Stati Uniti per una nuova forma di terapia contro la leucemia per la quale vengono modificate geneticamente le cellule specifiche del paziente. Queste cellule modificate individuano le cellule tumorali nel sangue e le distruggono. Le cellule geneticamente modificate di Novartis non hanno ancora la complessità di una protesi molecolare che abbiamo in mente e non hanno ancora un controllo di feedback. Tuttavia, è un passo enorme riprogrammare geneticamente una cellula e ottenere così una funzione terapeutica.
La biologia e l'elettronica comunicano
Gli sviluppi dell'elettronica progrediscono sempre più rapidamente e il nostro corpo è già collegato al mondo digitale. Sponsorizziamo sensori di movimento che registrano il nostro sonno, contano i nostri passi e calcolano il nostro consumo di calorie. Ci sono anche progetti di ricerca in cui i livelli di zucchero nel sangue e altri parametri di salute sono determinati nel liquido lacrimale e nel sudore corporeo. Infine, ci sono pompe di insulina per diabetici controllate elettronicamente e pacemaker che possono essere regolati dall'esterno del corpo.
Nei prossimi decenni sarà possibile combinare questi sviluppi con quelli a livello molecolare e il mondo biologico comunicherà con quello elettronico in entrambe le direzioni.
Sviluppo di un'interfaccia
Ciò richiede un'interfaccia che permetta ai due mondi di scambiarsi informazioni. Tale interfaccia potrebbe essere creata, ad esempio, utilizzando l'optogenetica. L'optogenetica è la scienza che utilizza la luce per controllare i geni e quindi influenzare il comportamento delle cellule. Tre anni fa, ad esempio, abbiamo dimostrato in uno studio di fattibilità che è possibile utilizzare i nostri pensieri per controllare in modalità wireless la produzione di una proteina nei topi. Abbiamo registrato i pensieri umani attraverso un elettroencefalogramma (EEG) e trasferito elettronicamente l'input di pensiero a un impianto optogenetico che abbiamo impiantato nei topi.1
Un dottorando del mio gruppo, che ora lavora a Shanghai, ha fatto un ulteriore passo avanti. ? riuscito a combinare l'optogenetica con l'elettronica degli smartphone.2 ? ora possibile utilizzare uno smartphone per chiamare un topo impiantato a Shanghai da qualsiasi parte del mondo, controllare l'attività genica di questo topo e quindi abbassare il livello di zucchero nel sangue.
La pillola elettronica completamente efficace e utilizzabile è ancora una visione. Con il nostro lavoro di ricerca, tuttavia, noi e altri scienziati stiamo costantemente lavorando per raggiungere questo obiettivo a piccoli passi.
Referenze ed eventi
1 Controllare i geni con il pensiero (ETH News 11.11.2014)
2 Jiawei Shao et al: Cellule optogenetiche controllate da smartphone consentono l'omeostasi semiautomatica del glucosio nei topi diabetici. Science Translational Medicine 2017. 9: eaal2298, doi: pagina esterna10.1126/scitranslmed.aal2298