Biologi hett i elektronikforskarnas värld

Under de senaste åren har gränslandet biologi-elektronik engagerat allt fler forskare. I USA finns flera forskningscentrum koncentrerade på ämnet.

1997 slog Jerome Pine världen med häpnad. Han skapade rubriker som Roboråttorna invaderar och Mjukvara, råttvara, kattvara.

Från hans labb på Caltech, Pasadena kom rapporter om det första kiselchips som inkorporerat levande hjärnceller.

Nu, tre år senare, sysslar Jerome Pine med nya tekniker för att studera neurala system, bland annat kiselprober som under lång tid ska fungera som gränssnitt mellan neural vävnad och extern elektronik.

Men andra har tagit vid i försöken att bygga levande maskiner. I maj förra året offentliggjorde USC-forskaren Roberta Diaz Brinton att hon lyckats odla råttnervceller på ett kiselsubstrat. Och att hon får dem att växa i de mönster hon själv vill, med hjälp av vanliga fotomasker. På så sätt kan man kolonisera vissa elektroniska kontakter, uppmuntra vissa förbindelser och undvika andra.

Den elektrodmatris kretsarna växer på kan dels användas för att ge neuronerna impulser och dels för att övervaka deras aktiviteter.

Brinton hoppas att detta ska leda till att man till sist kan implantera sådana liknande chips i levande hjärnor - både som instrument för experiment och som proteser.

Nu kanske vi har sett svaren på hennes böner. Ett livs levande chips har nyligen sett dagens ljus i Berkeley, Kalifornien. Chipset infogar en levande mänsklig cell i en elektrisk krets. Det öppnar helt nya dörrar för genterapi och andra medicintekniker då DNA och mediciner kan infogas i celler med en precision som tidigare varit omöjlig.

Levande cell beter sig som diod

Det nya chipset utnyttjar det faktum att en cell kan bete sig som en diod, en omkopplare, som tillåter genomflödet av en ström vid vissa spänningar.

- Cellen överför ingen ström förrän rätt spänning nåtts. Men när detta inträffar öppnas porer i cellmembranet och ström börjar flöda genom cellen, förklarar upphovsmannen Boris Rubinsky, professor vid Berkeley i Kalifornien.

Celler omges av och innehåller joniserade lösningar och det är dessa som är ledande. Vilken spänning som är rätt för att öppna cellmembranet varierar mellan olika celltyper. Chipset bestämmer självt rätt spänning.

- Det är som att ha en fjärrkontroll till en dörr, säger Rubinsky. Och det har tidigare varit väldigt viktigt men oerhört svårt för oss att öppna dessa dörrar på ett tillförlitligt sätt utan att skada vävnaden.

Cellmembranet släpper in vissa material men stänger andra ute - beroende på cellens behov. Det "bioniska" chipset, döpt efter en amerikansk tv-serie, kan öppna och sluta cellmembranet på millisekunder. Så fort cellen är på plats i kretsen kan den styras på detta sätt med hjälp av en dator. Chipset är i storleksordningen 200 μm medan själva cellen är cirka 20 μm. Allt är transparent så att man kan studera det i mikroskop.

Rubinsky har gjort hundratals levande kretsar. Han använder framför allt celler från prostata- och bröstcancer eftersom hans mål med arbetet är att testa mediciner mot just cancer. Men han anser att det fungerar på vilken cell som helst.

Många projekt inom bioteknik

Rubinsky är inte ensam om att försöka korsa människa och "maskin". På Cornell University satsar man riktigt storskaligt och har skapat Nanobiotechnology Center. Man jobbar bland annat med små bioniska motorer som kan leverera medicin till tumörer, hörapparater som baserats på den unika strukturen av en flugas öra, hjärnceller som växer på kiselplattor - ett projekt som man hoppas ska leda till att man kan reparera kopplingarna i en skadad hjärna.

På Stanford jobbar man mycket med att odla fram organ för transplantationer. Där integrerar man olika discipliner i Bio-X-programmet med omkring 50 forskare. I det arbetet försöker forskarna bland annat få levande vävnad och hårdvara att samarbeta. Man jobbar också med att ta fram vävnadsbaserade biosensorer som använder levande celler för att känna av kemiska händelser.

Var alla dessa satsningar tar vägen återstår att se. Boris Rubinsky har dock inte funderat på om en apparat som delvis består av levande celler verkligen lever.

- Jag ser det inte som en filosofisk fråga. Jag ser det som en ingenjörsmetod att behandla celler, säger Rubinsky.

Erika Ingvald