Gene steuern mit Gedanken - über ein Implantat

ETH-Forscher um Professor Martin Fussenegger haben schon im Jahr 2014 das erste Gen-Netzwerk entwickelt, das über Gehirnwellen betrieben werden kann. Abhängig von den Gedanken des Benutzers kann es verschiedene Mengen eines gewünschten Moleküls erzeugen. Die Inspiration hinter dem Projekt war ein Spiel, das Gehirnwellen auffängt, um einen Ball durch einen Hindernisparcours zu führen.

Implantat

Bild rechts: Gedanken steuern eine Nahinfrarot-LED, die die Produktion eines Moleküls in einer Reaktionskammer startet. (Fotoquelle: Martin Fussenegger / ETH Zürich)

Es klingt wie etwas aus der Szene in Star Wars, wo Meister Yoda den jungen Luke Skywalker anweist, die Macht anzuwenden, um seinen X-Wing aus dem Sumpf zu befreien: Marc Folcher und andere Forscher aus der Gruppe um Martin Fussenegger, Professor für Biotechnologie und Bioengineering am Department of Biosystems (D-BSSE) in Basel hat eine neuartige Genregulationsmethode entwickelt, die es gedankenspezifischen Gehirnwellen ermöglicht, die Umwandlung von Genen in Proteine zu kontrollieren - in Fachbegriffen auch Genexpression genannt. 

EEG: "Zum ersten Mal konnten wir menschliche Gehirnwellen anzapfen, drahtlos in ein Gen-Netzwerk transferieren und die Expression eines Gens je nach Art des Gedankens regulieren. Die Kontrolle der Genexpression durch die Kraft des Denkens ist ein Traum, den wir seit über einem Jahrzehnt verfolgen ", sagt Fussenegger.

Eine Inspirationsquelle für das neue gedankengesteuerte Genregulationssystem war das Spiel Mindflex bei dem der Spieler ein spezielles Headset mit einem Sensor auf der Stirn trägt, der Gehirnwellen aufzeichnet. Das registrierte Elektroenzephalogramm (EEG) wird dann in die Spielumgebung übertragen. Das EEG steuert einen Ventilator, der es ermöglicht, einen kleinen Ball durch einen Hindernislauf zu leiten.

Drahtlose Übertragung zum Implantat
Das System, das die Basler Bioingenieure kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications vorgestellt haben, nutzt ebenfalls ein EEG-Headset. Die aufgezeichneten Gehirnwellen werden analysiert und per Bluetooth drahtlos an einen Controller übertragen, der wiederum einen Feldgenerator steuert, der ein elektromagnetisches Feld erzeugt; Dies versorgt ein Implantat mit einem Induktionsstrom.

Zum besseren lesen Bild anklicken: Dieses Diagramm zeigt, wie das Implantat Gedanken aufnimmt, interpretiert und in Elektrizität umwandelt, um eine Nahinfrarot-LED zu beleuchten. (Grafik: Folcher M et al. Nature Communications 2014)

Im Implantat geht dann buchstäblich ein Licht an: Eine integrierte LED-Lampe, die Licht im nahen Infrarotbereich emittiert, schaltet eine Kulturkammer mit gentechnisch veränderten Zellen an und beleuchtet sie. Wenn das Nahinfrarotlicht die Zellen beleuchtet, beginnen sie, das gewünschte Protein zu produzieren.

Gedanken kontrollieren die Proteinmenge Das Implantat wurde zunächst in Zellkulturen und Mäusen getestet und durch die Gedanken verschiedener Testpersonen kontrolliert. Die Forscher verwendeten SEAP für die Tests, ein leicht zu erkennendes menschliches Modellprotein, das aus der Kulturkammer des Implantats in den Blutkreislauf der Maus diffundiert.

Drahtlos betriebenes Implantat auf dem Feldgenerator mit einer beleuchteten NIR-LED. Eine 1 CHF-Münze (23 mm Durchmesser) dient als Größenindikator. Die 0,5-ml-Kultivierungskammer, die beidseitig semipermeable PES-Membranen enthielt, wurde zu einer sphärischen Polycarbonat-Kappe geformt, die eine mit der NIR-LED verdrahtete PDMS-versiegelte dreidimensionale (3D) Empfängerantenne enthielt. ( b ) 3D-Empfängerantenne, die über die Empfängerschaltung (Empfängerspulen, Resonanzkondensatoren, Schottky-Dioden; Ergänzende 5 und 11 ) mit der NIR-LED verdrahtet ist . ( c ) Qualitätskontrolltest der maßgeschneiderten, drahtlos betriebenen optogenetischen Implantate, die im Stehen auf dem Feldgenerator beleuchtet werden. ( d) Maus mit einem subkutanen, drahtlos betriebenen optogenetischen Implantat, dessen Aktivität durch die Haut beobachtet werden kann. ( e ) Feldgenerator.

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Um die Menge an freigesetztem Protein zu regulieren, wurden die Testpersonen nach drei Zuständen eingeteilt: Bio-Feedback, Meditation und Konzentration. Testpersonen, die Minecraft am Computer spielten, dh die sich konzentrierten, induzierten durchschnittliche SEAP-Werte im Blutkreislauf der Mäuse. Bei völliger Entspannung (Meditation) haben die Forscher bei den Versuchstieren sehr hohe SEAP-Werte gemessen. Bei der Biofeedbackbeobachtung beobachteten die Testpersonen das LED-Licht des Implantats im Mauskörper und konnten das LED-Licht über die visuelle Rückmeldung bewusst ein- und ausschalten. Dies wiederum spiegelte sich in den unterschiedlichen Mengen an SEAP im Blutkreislauf der Mäuse wider.

Neues lichtempfindliches Genkonstrukt

"Gene auf diese Weise zu kontrollieren, ist völlig neu und einzigartig in ihrer Einfachheit", erklärt Fussenegger. Das lichtempfindliche optogenetische Modul, das auf Nahinfrarotlicht reagiert, ist ein besonderer Fortschritt. Das Licht scheint auf ein modifiziertes lichtempfindliches Protein innerhalb der genmodifizierten Zellen und löst eine künstliche Signalkaskade aus, was zur Produktion von SEAP führt. Nahinfrarotlicht wurde verwendet, da es im Allgemeinen für menschliche Zellen (nach heutigen Wissenstand) nicht schädlich ist, tief in das Gewebe eindringen kann und ermöglicht, dass die Funktion des Implantats visuell verfolgt werden kann.

Das System funktioniert effizient und effektiv in einer Mensch-Zell-Kultur und im Mensch-Maus-System. Fussenegger hofft, dass ein gedankengesteuertes Implantat eines Tages helfen könnte, neurologische Erkrankungen wie chronische Kopfschmerzen, Rückenschmerzen und Epilepsie zu bekämpfen, indem es bestimmte Hirnströme frühzeitig erkennt und die Bildung bestimmter Wirkstoffe im Implantat genau zur richtigen Zeit auslöst und steuert.

Literaturreferenz
Folcher M, Oesterle S, Zwicky K, Thekkottil T, Heymoz J, Hohmann M, Christen M, Daoud El-Baba M, Buchmann P, Fussenegger, M: Gedankengesteuerte Transgenexpression durch ein drahtlos betriebenes optogenetisches Designerzellimplantat. Nature Communications, Online-Veröffentlichung 11. November 2014, doi: 10.1038 / ncomms6392
Link: https://www.nature.com/articles/ncomms6392

Cyberangriffsszenarien auf RFID Chip Implantate bei Menschen

Chip unter der Haut? Lieber nicht!

NFC-, RFID-Chip-Implantate, eine sehr unsichere Sache. Eine Freude für Cyberkrimminelle! Identitätsdiebstahl, Einbrüche und vieles anderes mehr, wird durch die Funk-Chip-Implantate sehr leicht gemacht.

Videodauer - 3:11 Minuten

Videolink: https://www.youtube.com/watch?v=sO5NwkAp9wM

Neuer Techno-Trend - Österreicherin ließ sich Chip in Hand einsetzen

„Implantat entsperrt mein Handy“

„Es tut überhaupt nicht weh und ist harmloser als eine Spritze“: 2017 wurde Marina W. (41, Name von der Heute-Redaktion geändert) ein Funk-Chip-Implantat in die linke Hand eingesetzt: „Ich kann damit mein Handy entsperren, Spiele darauf starten oder Kontakte teilen“, so die Niederösterreicherin zu „Heute“. Der 12 Millimeter lange und zwei Millimeter breite RFID-Chip wurde in einem Wiener Piercing-Studio mittels Injektion in das Gewebe zwischen Daumen und Zeigefinger eingepflanzt. „Ich bin technisch sehr interessiert und war einfach neugierig“, erklärt die Hobby-Reisebloggerin ihre Entscheidung. Die Kosten: 50 Euro für das Implantat, 50 Euro für das Einsetzen.

Der gläserne Mensch, wird uns von Big Brother schmackhaft gemacht

Der Besitzer des Piercing-Studios, führt die Eingriffe ein bis zwei Mal pro Monat durch: „Bei uns ist das Implantieren derzeit noch nicht so stark verbreitet, aber es wird immer mehr zum Trend, vor allem bei Jüngeren zwischen 18 und 30 Jahren.“ (Anm.: In Schweden kann man mit dem RFID-Chip-Implantat schon Bahn fahren, es ersetzt die Bahnkarte siehe Video und bald soll man mit den Chip auch zahlen können! Auch der Bargeldabschaffung steht dann nichts mehr im Wege!)

Marina W. jedenfalls ist auf den Geschmack gekommen: „Im Dezember bekomme ich mein zweites Implantat. Mit dem kann ich dann einen Safe öffnen.“ (Anm.: Ist doch schön oder 😉 - so beginnt es .... So kann man dann auch im Fall des Falles auf  die elektronische Fußfessel verzichten,  denn die Überwachung auf Schritt und Tritt erfolgt über das RFID-Chip-Implantat. Dass die Mikrowellenstrahlung mit dem die Chips im Körpergewebe reagieren auch im Verdacht stehen Krebs auszulösen ist für viele kein Grund zum Nachdenken.)

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Zeitung-Heute: Originalbeitrag

 

Neue, erweiterte Menschenrechte formuliert: Forscher warnen vor Missbrauch von Neurotechnologie

Mit verschiedenen Methoden lassen sich Hirnaktivitäten in Echtzeit messen und daraus Schlüsse ziehen. Dies kommt längst nicht nur in Forschung und Medizin zum Einsatz, sondern auch in Marketingstudien beim Militär, oder im Bereich der totalen Überwachung. 

Die Menschenrechte müssen umgehend erweitert werden!

Angesichts der Fortschritte in diesem Feld fordern Forscher der Unis Basel und Zürich neue Menschenrechte gegen den Missbrauch solcher Technologie.
„Die Gefahr des Missbrauchs von Neurotechnologie, um an private Daten zu gelangen, ist durch die technologischen Fortschritte stark gewachsen“, ist Doktorand Marcello Ienca von der Universität Basel überzeugt. Deshalb hat er gemeinsam mit Roberto Andorno von der Universität Zürich im Fachblatt „Life Sciences, Society and Policy“ vier neue Menschenrechte für das Zeitalter der Neurotechnologie formuliert.

1. Mentale Privatsphäre
Die vorgeschlagenen Ergänzungen zu den bestehenden Menschenrechten sind demnach das Recht auf mentale Privatsphäre, kognitive Freiheit, psychologische Kontinuität sowie eine Erweiterung des bestehenden Rechts auf geistige Unversehrtheit. 

Unter die mentale Privatsphäre fällt beispielsweise, dass bei Neuromarketingstudien sichergestellt werden solle, dass sämtliche Daten gelöscht werden, die nicht eindeutig dem Zweck der Studie dienen. ...

Langzeitstabiles Hirnimplantat entwickelt

Erstes langzeitstabiles Hirnimplantat auf Basis einer entzündungshemmenden Beschichtung entwickelt. Um Hirnströme direkt im Schädelinneren auszulesen und zu beeinflussen, sind komplexe neurotechnische Geräte nötig. Während es mittlerweile relativ einfach ist, diese zu implantieren, stellt es Forschende noch vor Herausforderungen, sie in lebenden Organismen für längere Zeit funktionsfähig zu halten.

Mit einem Verfahren aus Freiburg könnte sich das ändern: Einem Forschungsteam ist es gelungen, eine Mikrosonde herzustellen, die mithilfe einer medikamentösen Beschichtung entzündungsfrei in Nervengewebe einwächst und nach zwölf Wochen noch volle Signalstärke liefert.

Da solche Implantate seltener ersetzt werden müssten, könnten sie bessere Diagnosemöglichkeiten eröffnen und chronisch Betroffenen das Leben erleichtern – etwa Parkinsonpatientinnen und -patienten, die mit Hirnstimulation behandelt werden müssen. Die Studie ist im Journal „Biomaterials“ erschienen und basiert auf früheren Forschungsarbeiten der Gruppe zu leit- und speicherfähigen Kunststoffen. ...