O echipă de cercetători din Japonia a dezvoltat o piele artificială capabilă să emită un semnal fluorescent verde atunci când detectează semnale inflamatorii în organism.
Detectarea timpurie a proceselor inflamatorii reprezintă una dintre marile provocări ale medicinei, deoarece inflamaţia se poate instala cu mult timp înainte ca simptomele să devină vizibile. Însă problema e pe cale de a fi rezolvată grație acestui tip de ţesut biologic experimental, care ar putea indica inflamaţia direct la nivelul pielii, fără analize de sânge sau dispozitive electronice.
Ţesutul, obţinut din celule stem de keratinocite umane modificate genetic, a fost transplantat la şoareci şi a funcţionat ca un sistem biologic de avertizare timpurie a inflamaţiei, scrie Eurek Alert.
Echipa a modificat genetic celule stem ale pielii astfel încât acestea să producă o proteină fluorescentă verde atunci când sunt expuse la molecule inflamatorii asociate răspunsului imun.
După testarea mai multor variante genetice, a fost selectată configuraţia care genera cel mai intens semnal. În experimentele de laborator, celulele au început să emită fluorescenţă la aproximativ 12 ore după expunerea la semnale inflamatorii, iar intensitatea semnalului a crescut proporţional cu nivelul inflamaţiei.
Din aceste celule modificate, echipa a construit un ţesut cutanat stratificat, care, în câteva zile, a căpătat o structură similară pielii normale. Ţesutul a fost apoi transplantat pe şoareci, unde s-a integrat şi a continuat să se dezvolte. După implantare, peticul de piele s-a îngroşat treptat şi a dobândit caracteristici structurale apropiate de cele ale pielii umane.
Mai mult, țesutul astfel format a fost funcțional pe termen lung, timp de peste 200 de zile. Celulele stem s-au reînnoit continuu, menţinând capacitatea de detecţie fără a fi nevoie de baterii sau intervenţii externe.
La aproximativ două luni de la transplant, cercetătorii au declanşat artificial inflamaţia în apropierea implantului. În decurs de 24 de ore, ţesutul a început să emită fluorescenţă, cu un maxim la una-două zile, urmat de diminuarea semnalului pe măsură ce inflamaţia s-a redus.
Testele au arătat că implantul poate răspunde în mod repetat la episoade inflamatorii. La patru săptămâni după primul test, acelaşi implant a reacţionat din nou cu o intensitate comparabilă, se arată într-un raport publicat de jurnalul Nature Communications.
Într-un alt set de experimente, cercetătorii au indus un răspuns imun prin administrarea unor componente bacteriene. Implantul nu a reacţionat direct la aceste substanţe, ci la moleculele inflamatorii eliberate de sistemul imunitar al animalelor, indicând că poate monitoriza răspunsul inflamator general al organismului.
Autorii sugerează că, în viitor, celule similare ar putea fi adaptate pentru a detecta şi alţi biomarkeri biologici, nu doar inflamaţia.