По задумке авторов с помощью их изобретения о внутреннем воспалении можно будет узнать без анализов крови. Кожа подскажет, если со здоровьем проблемы.
Кожа способна многое сказать о нашем здоровье. Например, внезапное обострение акне может быть симптомом гормональных нарушений и даже синдрома поликистозных яичников, при котором повышается уровень мужских половых гормонов. Сыпь и пятна нередко указывают на вирусные болезни, изменение родинок — на онкологические заболевания, а излишняя сухость — на проблемы со щитовидной железой.
Цвет кожи также может быть признаком патологии. Пожелтение — при заболевании печени или почек, синюшный цвет — при недостатке кислорода, проблемах с сердцем и легкими, потемнение кожи в шейных складках — при сахарном диабете.
Но что, если бы кожа могла сообщить о надвигающейся болезни еще до ее начала и тем самым заменила бы анализы крови?
Ученые из Токио создали кожный трансплантат, который светится в темноте, сигнализируя о воспалении. Этот кусочек кожи, полученный при использовании эпидермальных стволовых клеток, естественным образом приживается к тканям хозяина и постоянно мониторит его здоровье.
«При появлении воспаления пересаженный участок излучает зеленое флуоресцентное свечение, преобразуя внутренние сигналы в сигнал внешний», — объясняют исследователи.
На воспаление в организме указывают определенные белки, и их мониторинг помог бы вовремя начать терапию. Однако пока оценить уровень сигнальных белков можно в основном с помощью анализов крови. Есть также внешние датчики, но они работают ограниченное время, требуют постоянной подзарядки и не всегда точны.
Здесь же встроенный датчик в виде искусственной кожной заплатки работает постоянно и не требует батареек.
«Мы поставили задачу создать биологически интегрированную систему, которая обеспечивает непрерывное наблюдение и интуитивно понятную интерпретацию даже в домашних условиях», — говорит руководитель исследования профессор Хироюки Фудзита.
Итак, ученые взяли стволовые клетки, которые находятся в самом глубоком слое кожи и постоянно вырабатывают новые клетки на протяжении всей жизни. После этого они добавили стволовым клеткам еще одну функцию: каждый раз, когда воспалительные сигналы достигали их поверхности, клетки производили флуоресцентный белок, светящийся зеленым светом.
Новую кожу уже проверили на мышах. Испытания показали, что она прекрасно приживается к тканям животных. Более того, она постепенно утолщается и вскоре выглядит как обычная кожа.
Спустя два месяца после пересадки ученые проверили работу кожных заплаток. Они ввели воспалительные молекулы, и в течение суток искусственная кожа засияла зеленым светом. Два дня лабораторные мыши светились, будто новогодние елки, а потом, по мере того как воспаление ослабевало, свечение постепенно уменьшалось.
За счет естественного обновления кожи пластырь оставался работоспособным минимум 200 дней, сохраняя стабильный размер и положение.
Авторы отмечают: их изобретение может быть полезно не только для диагностики человеческих болезней, но и в ветеринарной медицине для раннего выявления заболеваний у животных, которые не могут рассказать о своих недугах.
