Ученые создали кожный трансплантат, который начинает светиться при проблемах со здоровьем

Японские исследователи разработали живой сенсорный дисплей, превратив искусственную кожу в биологический монитор, который светится при воспалении. С подробностями – научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: Someya Group Organic Transistor Lab

Согласно шутливой поговорке врачей, нет полностью здоровых людей, есть недообследованные. Огромная доля правды здесь заключается в том, что медицинская наука постоянно изобретает все новые способы диагностирования, которые могут выявить болезни даже на бессимптомных стадиях. Когда-то главным инструментом доктора были исключительно собственные органы чувств: температуру определяли на ощупь, хрипы в груди – на слух, изменения цвета кожи – на глаз. У сегодняшних врачей есть рентгеновские установки, МРТ-сканеры, и даже бытовые гаджеты вроде умных часов умеют считать пульс или измерять температуру, но арсенал средств диагностики постоянно расширяется.

Исследовательская группа из Токио разработала индикатор внутренних биологических состояний на основе искусственной кожи. Этот "живой сенсорный дисплей" представляет собой кожный трансплантат, способный светиться в ответ на определенные биомаркеры, – например, связанные с воспалением. Причем для поддержки долговременного мониторинга система использует естественную регенерацию кожи. Чтобы обнаруживать проблемы со здоровьем на ранних стадиях, ученые отслеживают самые разные факторы, от уровня глюкозы в крови до количества цитокинов – особых "информационных" молекул, запускающих в клетке иммунные реакции. Обычно такой мониторинг осуществляется с помощью забора крови, хотя в последнее время все чаще применяются внешние датчики. Японские ученые решили изменить такой инвазивный подход.

Фото: Someya Group Organic Transistor Lab

Биотехнологи использовали стволовые клетки кератиноцитов, которые поддерживают и обновляют кожу на протяжении всей жизни. Клетки подвергли генетической модификации так, чтобы они реагировали на сигналы о воспалениях, вырабатывая зеленый флуоресцентный белок. Опыты были проведены на мышах – пересаженные клетки действительно излучали свет достаточно высокой интенсивности, когда в организме начинались воспалительные процессы.

Фото: Someya Group Organic Transistor Lab

Поскольку сам сенсор состоит из живых эпидермальных стволовых клеток, он служит долго за счет естественного обновления кожи. Исследование подтвердило, что "сигнальная" светящаяся область кожи после трансплантации сохранялась и работала более 200 дней. В отличие от обычных устройств, требующих источников питания или периодической замены, эта система поддерживается биологическим путем самим организмом.

Авторы разработки видят широкие перспективы для развития этой технологии. Для начала индикаторные клетки нужно обучить реагировать не просто на воспалительные процессы, а на другие специфические состояния. Так можно получить узкоспециализированные "живые датчики", показывающие самые разные признаки различных болезней. Интересно, что японские ученые полагают, что поначалу такой метод найдет широкое применение не в медицине, а в ветеринарии. И дело тут не в том, что система пока опробована только на мышах. Причина в другом – животные не способны сообщать о симптомах, и часто их лечение начинается тогда, когда что-то делать уже поздно.

Фото: iis.u-tokyo.ac.jp

Работа все еще находится на ранней доклинической стадии, но авторов вдохновляет сверхвысокая чувствительность "живого дисплея", его долговечность, а также полная безопасность для организма пациента. Разработка фактически размывает границу между биологическими системами и инженерными устройствами. Вероятно, когда-нибудь на теле каждого человека ученые создадут специальный индикаторный участок, взглянув на который, врачи сразу будут ставить точный диагноз. Согласитесь, звучит заманчиво.

Хотя...

Гринько Николай