Учёные из швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) создали миниатюрный интегрированный желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), призванный тестировать различные виды пищи на воспалительные и антивоспалительные свойства
NutriChip уже используется для исследования некоторых молочных продуктов. Проект ведётся командой Мартина Гижса при поддержке правительственной швейцарской программы Nano-Tera и компании Nestle.
Обычно, когда еда усваивается пищеварительным трактом человека, присутствие в ней веществ вроде пальмитиновой кислоты приводит к тому, что макрофаги начинают подавать «сигналы тревоги» иммунной системе. Та же пальмитиновая кислота есть в огромном количестве продуктов, содержащих животные и растительные жиры (в свином сале её 30%). Иммунитет отвечает на это стандартно: устраивает небольшое и быстропроходящее воспаление (биомаркеры — цитокины). В этом нет ничего страшного, а вот систематическое повторение подобного может привести к возникновению хронических внутренних воспалений. Беда в том, что такое очень сложно отследить — на вид пациент нормален, поскольку воспаление слишком слабо, чтобы повысить температуру, и т. д. И ещё одно: последние исследования в области онкологии и некоторых нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Альцгеймера, указывают на то, что такие процессы в конце концов могут запустить и рак, и тот же альцгеймеризм. С другой стороны, есть предположения, что некоторые продукты, в частности молочные, могут сдерживать появление подобных воспалений. По крайней мере у тех, кто не подвержен непереносимости лактозы.
Следовательно, необходимы инструменты мониторинга воспалительных и антивоспалительных свойств тех или иных продуктов питания. Но обычные средства (опыты) в такой ситуации сомнительны как с моральной точки зрения, так и в части достоверности: подопытные с не полностью контролируемым рационом могут стать причиной влияния сторонних продуктов питания на результаты наблюдений, а люди со стопроцентно контролируемой диетой покажут результаты, далёкие от практических проблем большинства.
NutriChip позволят сравнивать различные виды пищи без привлечения человека. Как это удаётся?
Человеческий ЖКТ очень сложен, его полноценная симуляция, как, скажем, и долговременный прогноз погоды, недостижима для существующего уровня научного развития. Поэтому перед NutriChip поставлена менее сложная задача. Электронное устройство состоит из двух частей, соединённых между собой пористой мембраной. Верхний «уровень» симулирует деятельность кишечной стенки, он выполнен из культуры клеток человеческого кишечного эпителия. Нижний «уровень» моделирует кровеносную систему, а создан он на базе культуры различных клеток иммунной системы, в особенности макрофагов. Когда последние распознают молекулы поступающих через мембрану опасных, по их мнению веществ, они выделяют ответные молекулы, в частности цитокины, объявляющие общую тревогу остальной части иммунитета.
NutriChip использует оптические сенсоры высокого разрешения на технологии CMOS, разработанные Integrated Sytems Lab (частью EPFL). Чтобы определить выброс цитокинов, эти датчики используют флуоресцентные маркеры, которыми заранее обрабатываются макрофаги. Вместе с молекулами цитокинов флуоресцент выходит из макрофага, и увеличение плотности световых пятен может быть количественно измерено оптическим детектором.
Сейчас проводятся комплексные испытания NutriChip: показания, получаемые прибором по разным видам питания, проверяются, используя традиционную методику — оплачиваемых добровольцев, за опыты с которыми отвечает Университетская больница Берна (Швейцария).
