Θα καταφέρουν οι επιστήμονες του Στάνφορντ να κάνουν τους ανθρώπους αόρατους;

Μπορεί να ακούγεται σαν ταινία επιστημονικής φαντασίας, αλλά επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ κατάφερε να κάνει το δέρμα ζωντανών ποντικών να φαίνεται διαφανές, κάτι το οποίο μπορεί μελλοντικά να εφαρμοστεί και στους ανθρώπους, ώστε να ακριβώς μέσα από το δέρμα τους μύες ή τα όργανά τους να λειτουργούν.

Αυτή η ανακάλυψη άνοιξε αναμφισβήτητα νέες δυνατότητες στη βιολογική έρευνα και την ιατρική απεικόνιση.

Ο Τίμοθι Χερν, Ερευνητής Βιοπληροφορικής στο βρετανικό Πανεπιστήμιο Άνγκλια Ράσκιν, εξηγεί ακριβώς αυτό, δηλαδή, πως κατάφεραν οι επιστήμονες να το κάνουν αυτό, αλλά και αν μπορεί να οδηγήσει στο να γίνουν οι άνθρωποι αόρατοι;

Όταν κοιτάμε αντικείμενα, το φως αντανακλάται από αυτά, επιτρέποντας στα μάτια μας να δουν σχήματα και χρώματα. Ωστόσο, ο ζωντανός ιστός όπως το δέρμα συμπεριφέρεται διαφορετικά επειδή αποτελείται από πράγματα όπως νερό, πρωτεΐνες και λιπίδια (λίπη), τα οποία κάμπτουν το φως σε διαφορετικές γωνίες. Αυτό σημαίνει ότι το φως διασκορπίζεται από το δέρμα, γεγονός που περιορίζει το πόσο βαθιά μπορούμε να δούμε στο σώμα χωρίς επεμβατική χειρουργική επέμβαση.

«Για να προσπαθήσουν να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα» λέει ο Χερν, «οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει πιο εξελιγμένες τεχνικές απεικόνισης με την πάροδο των ετών, όπως το μικροσπόπιο δύο φωτονίων και οι συσκευές απεικόνισης φθορισμού εγγύς υπερύθρου. Αλλά συχνά απαιτούν επιβλαβείς χημικές ουσίες ή λειτουργούν μόνο σε νεκρούς ιστούς. Αντίθετα, ο στόχος ήταν να βρεθεί ένας τρόπος για την επίτευξη διαφάνειας στους ζωντανούς οργανισμούς με ασφάλεια» λέει ο Χερν σε άρθρο του στο The Conversation.

Στη μελέτη του Στάνφορντ, οι ερευνητές στράφηκαν σε ένα εκπληκτικό εργαλείο: τη βαφή τροφίμων, όπως τα πασχαλινά αυγά. Η τατραζίνη, μια κοινή κίτρινη βαφή τροφίμων που βρίσκεται σε πατατάκια και αναψυκτικά, έχει μια μοναδική ιδιότητα. Όταν διαλύεται σε νερό και εφαρμόζεται στους ιστούς του δέρματος, αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο το φως αλληλεπιδρά με τη βιολογική ύλη.

Η χρήση ταρτραζίνης έκανε αόρατο το δέρμα των ποντικών -υπό ειδικές συνθήκες φωτισμού- ώστε να φαίνονται τα εσωτερικά όργανά του. (Πηγή: Science)

Το κλειδί σε αυτό βρίσκεται στη φυσική της απορρόφησης και της διάθλασης του φωτός λέει ο επιστήμονας. «Συγκεκριμένα κάτι που ονομάζεται «σχέσεις Kramers-Kronig», οι οποίες περιγράφουν πώς αλληλεπιδρούν τα υλικά με το φως σε διαφορετικά μήκη κύματος. Η τατραζίνη έχει χρησιμοποιηθεί στο μικροσκόπιο εδώ και χρόνια ως τρόπος βαφής ορισμένων τμημάτων της ανατομίας για να γίνουν πιο ορατά, αλλά ποτέ δεν έχει χρησιμοποιηθεί σε ολόκληρο τον ιστό των ζωντανών ζώων» λέει.

Με την προσθήκη ταρτραζίνης στο νερό και την εφαρμογή της στους ιστούς των αναισθητοποιημένων ζωντανών ποντικών, οι ερευνητές μπόρεσαν να αλλάξουν τον δείκτη διάθλασης του νερού στον ιστό, που σημαίνει την έκταση στην οποία κάμπτει το φως. Αυτό έφερε τον δείκτη διάθλασής του πιο κοντά σε αυτόν των λιπιδίων, γεγονός που επέτρεψε στο φως να περάσει πιο εύκολα από το δέρμα των ποντικών, κάνοντάς τα να φαίνονται διαφανή.

«Παραδόξως, οι ερευνητές μπόρεσαν να δουν με πρωτοφανή λεπτομέρεια βαθιές δομές μέσα στα ποντίκια, όπως αιμοφόρα αγγεία και ακόμη και μυϊκές ίνες» περιγράφει ο Τίμοθι Χερν. «Μπορούσαν να δουν τις κινήσεις των εντέρων σε πραγματικό χρόνο μέσα από τη διάφανη κοιλιά. Αυτό το επίπεδο ορατότητας επιτεύχθηκε χωρίς εμφανείς βλαβερές συνέπειες για τα ποντίκια, συμπεριλαμβανομένης της δυνατότητας να επαναφέρουν το δέρμα τους στην κανονική, αδιαφανή κατάστασή του μόλις ξεπλυθεί η βαφή» σημειώνει.

Ο ίδιος κάνει λόγοα ια επαναστατική ανακάλυψη. «Φανταστείτε να είστε σε θέση να παρακολουθείτε τη λειτουργία των οργάνων χωρίς επεμβατικές διαδικασίες ή να δείτε ακριβώς πού βρίσκεται μια φλέβα για να τραβήξει αίμα. Θα μπορούσε επίσης να ανοίξει το δρόμο για ανακαλύψεις στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι ασθένειες επηρεάζουν το σώμα σε μικροσκοπικό επίπεδο».

Μπορούν να γίνουν οι άνθρωποι αόρατοι;

Ο ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Άνγκλια Ράσκιν, πάντως θεωρεί ότι είναι απίθανο να γίνουν οι άνθρωποι αόρατοι.

Πρώτον, η διαφάνεια που επιτεύχθηκε στη μελέτη του Στάνφορντ σαφώς δεν είναι εντελώς αόρατη. Και παρόλο που η ταρτραζίνη επιτρέπει στο φως να περάσει μέσα από τους ιστούς, λειτουργεί καλύτερα με συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός, κυρίως στις κόκκινες και υπέρυθρες περιοχές του φάσματος. «Αυτό σημαίνει ότι υπό κανονικές συνθήκες φωτισμού, τα ποντίκια δεν είναι πραγματικά αόρατα με γυμνό μάτι» λέει και εξηγεί πως αντίθετα, «είναι διαφανή κάτω από ειδικό εξοπλισμό απεικόνισης που έχει σχεδιαστεί για να καταγράφει αυτό το φαινόμενο».

Ένας δεύτερος λόγος, που αυτό είναι αδύνατο σύμφωνα με τον ειδικό είναι ότι αυτή η διαφάνεια επηρεάζει μόνο τους ιστούς στους οποίους έχει εφαρμοστεί η βαφή, και ακόμη και τότε, περιορίζεται από το πόσο βαθιά μπορεί να διεισδύσει η βαφή. «Τα ανθρώπινα σώματα είναι σημαντικά πιο περίπλοκα και το δέρμα πολύ πιο παχύ από αυτά των ποντικών. Για να γίνει ένας ολόκληρος άνθρωπος διαφανής θα απαιτούσε διαφορετικό επίπεδο εφαρμογής και τεχνολογίας».

Για ένα πράγμα, το φως συμπεριφέρεται διαφορετικά όταν διέρχεται από μεγαλύτερους όγκους ιστού. Επίσης, ακόμα κι αν μπορούσαμε να κλιμακώσουμε την τεχνολογία, η επίτευξη διαφάνειας σε όλο το σώμα θα συνεπαγόταν σημαντικές προκλήσεις, όπως η διασφάλιση της ομοιόμορφης πρόσβασης της βαφής σε όλα τα μέρη του σώματος χωρίς να προκαλείται βλάβη.

Ο Χερν προειδοποιεί ότι η τατραζίνη είναι ασφαλής για κατανάλωση εντός των ημερήσιων ορίων, αλλά μπορεί να προκαλέσει παρενέργειες, αλλεργικές αντιδράσεις και, σε μεγάλες δόσεις, υπάρχουν αντικρουόμενα δεδομένα ότι έχει τοξικές επιδράσεις στα κύτταρα ή δυνητικά προκαλεί γενετικές μεταλλάξεις.

Επιπλέον, το φαινόμενο διαφάνειας λειτουργεί τροποποιώντας τον τρόπο με τον οποίο το φως αλληλεπιδρά με τους βιολογικούς ιστούς, αλλά δεν αντιμετωπίζει το θέμα της απορρόφησης φωτός από άλλα συστατικά του σώματος, όπως τα οστά, τα οποία είναι πιο πυκνά και πιθανότατα απαιτούν διαφορετικές μεθόδους για να γίνουν διαφανείς .

Βέβαια, μπορεί να μην είναι δυνατό να γίνουμε αόρατη όπως στις ταινίες, σύμφωνα με τον επιστήμονα, αλλά μπορεί στο μέλλον να δούμε περαιτέρω εξελίξεις που ωθούν τα όρια του τι είναι δυνατό και όχι όχι…