EuroWire , TOKIO : Japanilaiset tutkijat ovat kehittäneet elävän, keinotekoisesti istutetun ihon, joka hehkuu näkyvästi viestien kehon fysiologisista muutoksista. Tämä on merkittävä edistysaskel biointegroidussa lääketieteellisessä seurannassa. Työ osoittaa, että elävä kudos voi toimia jatkuvana biologisena anturina, joka muuntaa sisäiset molekyylisignaalit näkyväksi valoksi ilman elektroniikkaa, paristoja tai ulkoisia virtalähteitä.
Tutkimusta johtivat japanilaiset tutkijat, jotka työskentelivät akateemisissa ja lääketieteellisen teknologian laitoksissa, mukaan lukien Tokion yliopiston ja Tokion kaupunginyliopiston kanssa yhteistyössä toimivat tiimit. Heidän löydöksensä julkaistiin vertaisarvioidussa Nature Communications -lehdessä. Tutkimuksessa kuvataan geneettisesti muunnelluista epidermaalisista kantasoluista luotu ihosiirre, joka on suunniteltu reagoimaan tiettyihin tulehdukseen liittyviin biologisiin markkereihin.
Laboratoriokokeissa muokattu iho istutettiin hiiriin ja integroitiin eläimen luonnolliseen kudokseen. Kun kehossa käynnistyi tulehdusprosesseja, istutettu iho lähetti näkyvää vihreää fluoresoivaa signaalia. Vaste tapahtui ilman invasiivista näytteenottoa, mikä antoi suoran visuaalisen osoituksen sisäisestä biologisesta aktiivisuudesta ihon pinnan läpi.
Elävä iho biologisena anturina
Tutkimusryhmän mukaan istutettu kudos toimii elävänä näyttöjärjestelmänä. Modifioidut epidermiksen solut ohjelmoitiin tuottamaan fluoresoivaa proteiinia, kun ne havaitsivat muutoksia tulehdussignaalimolekyyleissä. Koska siirre koostuu itsestään uusiutuvista ihosoluista, se säilytti aistimiskykynsä kudoksen uusiutuessa luonnollisesti ajan myötä, jäljitellen tarkasti normaalia ihon käyttäytymistä.
Julkaistujen tietojen mukaan implantoitu iho pysyi vakaana ja toimivana yli 200 päivää eläinmalleissa. Tutkijat eivät raportoineet tarpeesta ulkoisille laitteille, langallisille yhteyksille tai kemiallisille täyttöille. Järjestelmä perustuu kokonaan isäntäkehon omiin biologisiin prosesseihin, mikä edustaa poikkeamaa perinteisistä puettavista tai implantoitavista antureista, jotka ovat riippuvaisia elektroniikasta ja virtalähteistä.
Tutkijat korostivat, että työ on pikemminkin prekliininen todiste konseptista kuin kliininen sovellus. Kokeet tehtiin yksinomaan kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa käyttäen eläinmalleja. Tutkimuksessa keskityttiin osoittamaan toteutettavuutta, kestävyyttä ja biologista integraatiota pikemminkin kuin diagnostista tarkkuutta tai terapeuttista käyttöä ihmisillä.
Pitkäaikaisen terveyden seurannan vaikutukset
Löydökset korostavat mahdollista pitkäaikaisen terveyden seurannan polkua, jossa vältetään toistuvat verikokeiden tekeminen tai implantoidut elektroniset laitteet. Muuntamalla kehon sisäiset molekyylimuutokset näkyviksi signaaleiksi iholla, lähestymistapa tarjoaa jatkuvan ja passiivisen havainnointimenetelmän. Tutkijat raportoivat, että järjestelmää voidaan mukauttaa solutasolla reagoimaan erilaisiin biologisiin signaaleihin riippuen siitä, miten solut on suunniteltu.
Tutkimuksessa todetaan, että tällaiset elävät anturijärjestelmät voisivat olla arvokkaita tutkimusympäristöissä, joissa tarvitaan jatkuvaa fysiologisten tilojen seurantaa. Kirjoittajat kuitenkin korostivat myös, että ennen lääketieteellisen käytön harkitsemista kokeellisten ympäristöjen ulkopuolella tarvitaan laaja-alaisia lisätestejä, mukaan lukien turvallisuusarvioinnit, sääntelyn tarkastelu ja validointi lisämalleissa.
Kehitystyö pohjautuu laajempiin edistysaskeliin regeneratiivisessa lääketieteessä ja synteettisessä biologiassa, joissa eläviä kudoksia muokataan yhä enemmän suorittamaan tiettyjä toimintoja. Yhdistämällä ihon uudistumisen molekyylitunnistukseen japanilainen tiimi osoitti, että biologiset kudokset voivat toimia vakaina ja pitkäaikaisina rajapintoina sisäisen fysiologian ja ulkoisen havainnoinnin välillä.
Tutkijat päättelivät, että heidän työnsä luo pohjan elävien kudosten tulevalle tutkimukselle seuranta-alustoina. Vaikka nykyinen tutkimus keskittyi tulehdukseen liittyviin signaaleihin, taustalla oleva suunnittelu osoittaa, kuinka muokattu iho voisi toimia visuaalisena indikaattorina sisäisistä biologisista tiloista, laajentaen biolääketieteellisen tutkimuksen työkalupakkia ilman elektronisten komponenttien tuomista kehoon.
Artikkeli Japanissa kehitetty istutettu elävä iho viestii terveysmuutoksista ilmestyi ensimmäisenä Edinburgh Mailissa .