Βρώσιμα βακτήρια σε τσιπ μπορούν να βοηθήσουν σε διάγνωση ασθενειών

Βρώσιμα βακτήρια σε τσιπ μπορούν να βοηθήσουν σε διάγνωση ασθενειών

web.mit.edu

Ερευνητές του ΜΙΤ δημιούργησαν έναν βρώσιμο αισθητήρα, εξοπλισμένο με γενετικά τροποποιημένα βακτήρια, που είναι σε θέση να διαγνώσει αιμορραγίες στο στομάχι ή άλλα γαστρεντερικά προβλήματα.

Η εν λόγω προσέγγιση («βακτήρια σε τσιπ») συνδυάζει αισθητήρες από ζωντανά κύτταρα με ηλεκτρονικά εξαιρετικά χαμηλής ισχύος που μετατρέπουν την αντίδραση των βακτηρίων σε ασύρματο σήμα το οποίο μπορεί να αναγνωστεί από smartphone.

«Συνδυάζοντας βιολογικούς αισθητήρες με ασύρματα ηλεκτρονικά χαμηλής ισχύος, μπορούμε να εντοπίζουμε βιολογικά σήματα στο σώμα και σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας νέες διαγνωστικές δυνατότητες για εφαρμογές στην ανθρώπινη υγεία» λέει, όπως αναφέρει το MIT News, ο Τίμοθι Λου, αναπληρωτής καθηγητής ηλεκτρολογίας/ μηχανολογίας, επιστήμης υπολογιστής και βιολογικής μηχανικής. Της έρευνας ηγήθηκαν ο Λου και ο Ανάνθα Τσαντρακασάν, ενώ lead authors είναι οι Μαρκ Μίμι και Φιλίπ Ναντό.

Στο πλαίσιο της νέας μελέτης, που δημοσιεύτηκε στο Science, οι ερευνητές δημιούργησαν αισθητήρες που αντιδρούν στην αίμη, συστατικό του αίματος, και έδειξαν πως λειτουργούσαν σε χοίρους. Επίσης σχεδίασαν αισθητήρες που μπορούν να αντιδράσουν σε ένα μόριο το οποίο αποτελεί ένδειξη φλεγμονής.

Την τελευταία δεκαετία, οι βιολόγοι έχουν πραγματοποιήσει σημαντικά βήματα ως προς την τροποποίηση βακτηρίων για να αντιδρούν σε ερεθίσματα όπως ουσίες που μολύνουν ή ενδείξεις ασθένειας. Τα βακτήρια αυτά μπορούν να σχεδιαστούν έτσι ώστε να εκπέμπουν σήματα όπως φως όταν εντοπίσουν τα ερεθίσματα- στόχους, αλλά συνήθως απαιτείται ειδικός εξοπλισμός για να γίνονται αντιληπτά αυτά τα σήματα.

Για να κάνουν τα βακτήρια αυτά πιο χρήσιμα σε εφαρμογές πραγματικού κόσμου, οι ερευνητές του ΜΙΤ αποφάσισαν να τα συνδυάσουν με ένα ηλεκτρονικό τσιπ που θα μπορούσε να «μεταφράσει» την αντίδραση των βακτηρίων σε ασύρματο σήμα. «Η ιδέα μας ήταν να συσκευάσουμε βακτηριακά κύτταρα σε μια συσκευή» λέει ο Ναντό. «Τα κύτταρα θα παγιδεύονταν και θα θα ακολουθούσαν τη διαδρομή, καθώς η συσκευή περνούσε από το στομάχι».

Για τους σκοπούς της πρώτης δοκιμής, τροποποίησαν ένα προβιοτικό στέλεχος του E.coli έτσι ώστε να παρουσιάζει ένα γενετικό κύκλωμα που κάνει το βακτήριο να λάμπει όταν συναντά αίμη. Το «πακέτο» περιελάμβανε και φωτοαισθητήρες οι οποίοι μπορούσαν να μετρούν την ποσότητα του φωτός και να στέλνουν την πληροφορία σε μικροεπεξεργασή – που με τη σειρά του την εξέπεμπε ασύρματα σε κοντινό υπολογιστή ή smartphone. Επίσης, οι ερευνητές έφτιαξαν και μια εφαρμογή Android η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση των δεδομένων.

Σε δοκιμές που έγιναν σε χοίρους διαπιστώθηκε πως ήταν δυνατό να προσδιοριστεί σωστά εάν υπήρχε αίμα στο στομάχι. Όπως εκτιμούν οι ερευνητές, ένας αισθητήρας τέτοιου είδους θα μπορούσε είτε να χρησιμοποιηθεί μια φορά ή να σχεδιαστεί έτσι ώστε να παραμένει στη γαστρική οδό για ημέρες ή εβδομάδες, στέλνοντας συνεχή σήματα.

Αυτή τη στιγμή, εάν ένας ασθενής θεωρείται ότι αιμορραγεί από γαστρικό έλκος, πρέπει να υποστεί ενδοσκόπηση για να διαγνωστεί το πρόβλημα. «Ο στόχος με αυτόν τον αισθητήρα είναι να μπορείς να παρακάμψεις μια μη αναγκαία διαδικασία απλά και μόνο καταπίνοντας την κάψουλα- και μέσα σε μικρό χρονικό διάστημα γνωρίζεις εάν έχεις αιμορραγία ή όχι» λέει ο Μίμι.

Πηγή άρθρου – naftemporiki.gr