Jet lag addio? La DARPA vuole controllare il ritmo circadiano

Controllare il ritmo circadiano, l'orologio biologico che scandisce la risposta del nostro corpo nel corso della giornata e ci aiuta a regolare il ciclo sonno - veglia, è questo l'obiettivo di un progetto di ricerca finanziato dalla DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) con 33 milioni di dollari e coordinato dalla Northwestern University. Coinvolti anche la Carnegie Mellon, le università di Minnesota e Utah, l'azienda Blackrock Microsystems e cinque laboratori di ingegneria della Rice University.

Stando a quanto riportato proprio dalla Rice, lo studio prevede lo sviluppo un dispositivo wireless impiantabile in grado di controllare l'orologio circadiano, in modo da dimezzare il tempo necessario per riprendersi dal jet lag e da altri eventi simili che influiscono sui cicli di sonno - veglia del nostro organismo.

Bioelettronica, biologia sintetica ed elettronica tradizionale si uniranno per dare forma a un dispositivo in grado di produrre le stesse molecole peptidiche che il corpo genera naturalmente per regolare i cicli del sonno. Il dispositivo potrebbe essere di grande aiuto al personale militare, che viaggia spesso tra più fusi orari, ma anche a una schiera di lavoratori che passano da turni diurni e notturni e viceversa.

Il progetto, chiamato NTRAIN (Normalizing Timing of Rhythms Across Internal Networks of Circadian Clocks), prevede la realizzazione di un impianto bioelettronico wireless che ospiti cellule ingegnerizzate che sappiano produrre e rilasciare le molecole necessarie all'interno del corpo, in particolare peptidi per regolare il ciclo del sonno. Le cellule risponderanno alla luce, erogata tramite controlli bioelettronici che influenzeranno tempi e dose.

"Se riusciamo a portare tutta quella produzione direttamente nel paziente e creare composti di alta qualità in base alle necessità, le possibilità sono infinite", ha dichiarato Omid Veiseh, assistente professore di bioingegneria della Rice University. La tecnologia potrebbe essere utilizzata anche il rilascio di farmaci in persone malate di diabete e altre malattie croniche.

L'impianto sarà alimentato tramite un debole campo magnetico generato da un dispositivo indossabile. Questa tecnologia "magnetoelettrica" è in grado di fornire alimentazione e capacità di comunicazione per dispositivi non più grandi di un chicco di riso. "Progetteremo il dispositivo affinché possa comunicare solo a corto raggio, ovvero entro un paio di centimetri", ha dichiarato il ricercatore Jacob Robinson. "Quindi si dovrebbe essere a contatto con il dispositivo per hackerarlo". Vi sarà poi una funzionalità di sicurezza aggiuntiva che consentirà a un utente di disattivare il dispositivo in modo permanente inviando un segnale alle cellule ingegnerizzate affinché si "uccidano" immediatamente.

Il programma di ricerca, della durata di quattro anni e mezzo, prevede una prima fase in cui ci si concentrerà sullo sviluppo dell'impianto. La seconda fase, subordinata alla prima, convaliderà il dispositivo. Se tutto funzionerà a dovere, i ricercatori testeranno il dispositivo sull'uomo (ma prima vi saranno test su roditori).

"Questo sistema di controllo ci permette di fornire un peptide specifico su richiesta, direttamente nel flusso sanguigno", ha affermato Jonathan Rivnay, assistente professore di ingegneria biomedica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern. "Nessuna necessità di trasportare farmaci, nessuna necessità di iniettare terapie e - a seconda di quanto tempo possiamo far durare il dispositivo - nessuna necessità di ricaricare il dispositivo. È come una farmacia impiantabile su un chip che non si esaurisce mai".