גלאי זיעה לביש לזיהוי חומצות שתן הגורמות לשיגדון (גַאוּט)

מדענים הצליחו לפתח שיטה קלה יותר לייצור המוני של גלאי זיעה מדויקים מאוד המסוגלים לזהות מגוון של תרכובות הנמצאות בריכוזים נמוכים, תרכובות הקשורות למצבים רפואיים

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

ישנם דברים רבים שאנו סולדים מהם כאשר אנו מגיעים לרופא: השתתפות בתשלום על שירותי רפואה, המתנה ממושכת בחדר המתנה, ירחונים לא מעודכנים, אנשים חולים המשתעלים עלינו מבלי לכסות את פיותיהם ועוד. עבור רבים, מסתבר, הדבר הגרוע ביותר בביקור אצל רופא הוא להידקר על ידי מזרק. בדיקות דם הן שיטה בדוקה ומוכחת להערכת המצב המתקיים בתוך הגוף שלנו, אולם חוסר הנוחות הוא דבר בלתי נמנע. או שאולי כן ניתן למנוע זאת, כך לדבריהם של מדענים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech).

במאמר חדש שפורסם בכתב-העת המדעי Nature Biotechnology, חוקרים מתארים גלאי לביש הניתן לייצור המוני, גלאי היכול לזהות רמות מזעריות של מטבוליטים וחומרי הזנה בדם האדם, זאת על ידי בדיקה וניתוח הרכב הזיעה. גלאי זיעה שפותחו בעבר מתמקדים בעיקר בתרכובות הנמצאות בדם בריכוזים גבוהים, כגון מלחים, גלוקוזה וכן חומצה לקטית. גלאי הזיעה החדשני של החוקרים יותר רגיש מהתקנים קיימים והוא יכול לזהות תרכובות בזיעה הנמצאות בריכוזים הרבה יותר נמוכים מהמקובלים, ובנוסף, הוא פשוט יותר לייצור, כך לדברי החוקרים.

הפיתוח של גלאים מסוג זה יאפשרו לרופאים לנטר באופן רציף את מצבם של המטופלים החולים במחלות לב, סוכרת, או במחלות הקשורות לכליה, מחלות שכולן מתבטאות ברמות בלתי רגילות של חומרי הזנה או מטבוליטים הנמצאים במחזור הדם. מטופלים יוכלו להשיג תועלת ממצב שבו הרופא שלהם משיג הרבה יותר מידע מדויק לגבי המצב שלהם, תוך הימנעות ממפגשים פולשניים ומכאיבים עם מחטים. “גלאי זיעה לבישים מסוג זה הם בעלי היכולת לזהות שינויים בבריאות ברמה המולקולארית באופן מהיר, רציף ובלתי פולשני,” מסביר החוקר הראשי. “גלאים כאלו יוכלו לאפשר ניטור מותאם אישי ואבחון מוקדם תוך התערבות קצרת זמן”.

המחקר הנוכחי מתמקד בפיתוח התקנים המבוססים על מיקרו-זרימה, שמה של טכנולוגיה המנצלת כמויות קטנות של נוזלים, בדרך כלל באמצעות תעלות שעוביין קטן מרבע המילימטר. מיקרו-זרימה היא שיטה אידיאלית ליישום כזה בזכות כך שהיא מצמצמת את ההשפעה של התנדפות הזיעה ושל זיהום העור על דיוק המדידה. בזמן שזיעה שסופקה זה עתה זורמת דרך המיקרו-תעלות, ההתקן יכול להשיג מדידות מדויקות יותר באשר להרכב הזיעה ויכול לזהות שינויים זמניים בריכוזיהם של החומרים הנמצאים בתוכו.

עד היום, מסבירים החוקרים, גלאים לבישים המבוססים על מיקרו-זרימה נוצרו בעיקר באמצעות תהליך של ליתוגרפיה-נידוף, תהליך המחייב תהליכי ייצור מורכבים ויקרים. צוות המחקר החליט, במקום זאת, לבסס את הביו-גלאים שלהם על גרפן, צורה של פחמן המורכבת משכבה יחידה. הן הגלאים המבוססים על גרפן, והן תעלות המיקרו-זרימה הזערוריות נוצרים על ידי חריטה על שכבות הפלסטיק בעזרת לייזר פחמן דו-חמצני, התקן שכיום הוא כה נפוץ עד שהוא זמין אפילו אצל חובבים ביתיים.

צוות המחקר העדיף שהגלאי שלהם יוכל למדוד את קצב הנשימה, את קצב הלב, ואת הריכוזים של החומרים חומצת שתן וטירוזין. החוקרים בחרו בחומר טירוזין מאחר והוא מסוגל להוות סמן למחלות מטבוליות, למחלת כבד, להפרעות אכילה ולמצבים נוירו פסיכיאטריים. חומצת שתן נבחרה מאחר ובריכוזים גבוהים היא קשורה למחלת השיגדון (גאוט), מחלת מפרקים מכאיבה שהיקפה הולך וגדל בעולם כולו. מחלת שיגדון מתפתחת כאשר ריכוזים גבוהים של חומצת שתן בגוף מתחילים להתגבש במפרקים, במיוחד במפרקי הרגליים, תוך גרימת גירוד ודלקות.

על מנת לבחון את ביצועיו של הגלאי, החוקרים הריצו סדרות ניסויים בקרב אנשים בריאים ובקרב חולים. על מנת למדוד את ריכוזי הטירוזין שבזיעה, המושפעים על ידי כושרו הפיזי של האדם, החוקרים בחרו שתי קבוצות אנשים: אתלטים מאומנים ואנשים עם כושר פיזי רגיל. כצפוי, הגלאי הראה ריכוזים קטנים של טירוזין בזיעה של האתלטים. בכדי למדוד את הריכוזים של חומצת שתן, החוקרים בחרו בקבוצת אנשים בריאים וניטרו את הרכב הזיעה שלהם בזמן צום, וכן לאחר שאכלו ארוחה עשירה בפורינים, תרכובות הנמצאות במזון ואשר מתפרקות בגוף לחומצת שתן. הגלאי הראה כי ריכוזי חומצת שתן עלו לאחר הארוחה. צוות המחקר ביצע גם ניסוי דומה בקרב חולי שיגדון. ריכוזי חומצת השתן אצלם, כך הראה הגלאי, היו גבוהות יותר מאלו שנמדדו בקרב נבדקים בריאים. על מנת לבדוק את רמת הדיוק של הגלאים, החוקרים גם נטלו דגימות דם מחולי השיגדון ומהנבדקים הבריאים. המדידות שביצע הגלאי בנוגע לחומצת השתן תאמו באופן מובהק את הריכוזים של התרכובת בדם.

החוקר הראשי טוען כי הרגישות הגבוהה של הגלאים החדשניים, יחד עם פשטות הייצור שלהם, משמעותם כי ניתן יהיה להשתמש בהם, בסופו של דבר, על ידי מטופלים בבתיהם שלהם במטרה לנטר מצבים רפואיים כגון שיגדון, סוכרות ואפילו מחלות לב. קבלת מידע מדויק ובזמן אמת באשר לבריאות שלהם תאפשר לחולים אפילו להתאים בעצם את מינוני התרופות שהם נוטלים ואת התזונה שלהם, בהתאם למדידות. “בהתחשב בכך שחומרי הזנה ומטבוליטים הנמצאים בגופנו ברמות לא תקינות קשורים למספר מצבים בריאותיים, המידע שנאסף מגלאים לבישים כאלה יהיה יקר ערך הן למחקר והן לטיפול רפואי,” אומר החוקר הראשי.

תקציר המאמר

הידיעה אודות המחקר