C’è un’infiammazione? La pelle si illumina di verde

Una pelle artificiale che brilla per avvisare se ci sono cambiamenti all’interno del corpo, in modo semplice, intuitivo e immediato. È l’ultima frontiera della ricerca proveniente dal Giappone, un “living sensor display”, così definito dagli scienziati della Tokyo City University e dell’Università di Tokyo che, come riferito in uno studio pubblicato su Nature Communications, hanno progettato quello che può essere considerato un vero e proprio “schermo” biologico che, tramite fluorescenza, in risposta a specifici biomarcatori, quali quelli dell'infiammazione, rende visibile lo stato di salute del corpo. Addio quindi a smartwatch, applicazioni e dispositivi indossabili, il monitoraggio della salute potrebbe essere ora direttamente integrato alla nostra pelle, senza necessità di batterie o di sistemi esterni.

Un gene che produce fluorescenza

I ricercatori giapponesi hanno sfruttato le cellule staminali epidermiche che risiedono nello strato basale della cute e che garantiscono il continuo rinnovamento della pelle, la riparazione dei tessuti e il mantenimento della barriera cutanea, e le hanno modificate inserendo nel Dna un gene che produce una proteina fluorescente verde in risposta alla rilevazione di segnali infiammatori, rendendo così le cellule staminali non solo sensori, ma anche indicatori dello stato di salute.

Il ruolo delle citochine

Infatti, quando nel corpo è presente un’infiammazione, vengono rilasciate citochine, piccole molecole che agiscono come messaggeri per regolare la comunicazione tra le cellule del sistema immunitario. Queste molecole si diffondono in tutti i tessuti e raggiungono anche la pelle dove sono già naturalmente presenti recettori specifici che quando si legano alle citochine, innescano una cascata di segnali che portano all’attivazione della risposta infiammatoria.

Grazie alle modifiche introdotte dai ricercatori, però, le citochine innescano anche il rilascio di una proteina fluorescente che, se illuminata con una luce ultravioletta, emette un bagliore verde. Questo rende possibile osservare il fenomeno dall’esterno della pelle senza bisogno di prelievi o strumenti invasivi.

La pelle ingegnerizzata

Dopo aver verificato il funzionamento nelle cellule isolate, i ricercatori hanno costruito un tessuto tridimensionale per riprodurre la struttura della pelle umana e lo hanno trapiantato su alcuni topi per valutare se anche in questa forma complessa riuscisse a segnalare la presenza di infiammazione.

La pelle ingegnerizzata si è innestata e si è integrata funzionalmente con il tessuto ospite e una volta indotta un’infiammazione, sia locale che generalizzata nell’organismo, ha emesso una fluorescenza verde, visibile dall’esterno con una semplice fotocamera, traducendo di fatto i segnali molecolari interni in un segnale facilmente osservabile, preciso e attivato solamente da determinati stimoli.

Mantenuta la funzione per 200 giorni

Inoltre, dal momento che il sensore è costituito da cellule staminali epidermiche viventi, viene mantenuto attraverso il naturale ricambio cellulare della pelle. A differenza dei dispositivi convenzionali che richiedono fonti di alimentazione o sostituzioni periodiche, questo sistema è quindi alimentato dal corpo stesso e gli autori dello studio hanno rilevato che la funzionalità del sensore è stata mantenuta per oltre 200 giorni.

Addio smartwatch e prelievi

Questo studio dimostra quindi la possibilità di avere un sistema di rilevamento biologico integrato che non necessita di batterie, cavi o di qualche forma di azionamento e che permette di avere un monitoraggio continuo di ciò che avviene all’interno del corpo, a differenza di smartwatch, anelli intelligenti o app per lo smartphone, che consentono di rilevare solamente segnali fisiologici sulla superficie della pelle, o degli approcci convenzionali, come i prelievi di sangue, che permettono, invece, di avere solo istantanee dello stato di salute.

Non solo infiammazione

Inoltre, sebbene questo lavoro si sia concentrato sulla risposta infiammatoria, secondo gli autori dello studio, la strategia di base è adattabile anche ad altri segnali fisiologici o metabolici. Modificando i bersagli molecolari, si potrebbero progettare impianti cutanei simili, in grado però di rispondere ad altri tipi di stimoli. Ciò permetterebbe di monitorare biomarcatori legati a malattie e patologie, come i livelli di glucosio nel sangue: informazioni che svolgono un ruolo cruciale nella diagnosi precoce, nella prevenzione e nella gestione di malattie gravi.

Sebbene sia ancora in una fase preclinica iniziale, secondo gli scienziati tale tecnologia potrebbe poi avere applicazioni che vanno oltre la sanità, come la ricerca sugli animali e la medicina veterinaria, dove gli indicatori visivi dello stato di salute potrebbero aiutare a individuare prima le malattie.