Не секрет, что ранняя диагностика заболевания увеличивает шансы на успешную терапию, а также увеличивает ее эффективность. Так ученые выяснили, что повышенная концентрации кальция в крови может свидетельствовать о нескольких видах рака, а также некоторых других заболеваниях.
Ученые помощью синтетической биологии и клеточной инженерии разработали датчик, который обнаруживает гиперкальциемию. Этот имплантируемый датчик состоит из клеток, которые экспрессируют кальций-чувствительный рецептор и продуцируют меланин в ответ на устойчивый повышенный уровень кальция в крови. Меланин выглядит, как темный пигмент в инкапсулированных клеточных конструкциях in vitro и может быть обнаружен при имплантации в кожу свиньи ex vivo. Производство меланина наблюдалось также в клетках, имплантированных мышам, которые имели гиперкальциемическую опухоль груди и рака толстой кишки. Такая биомедицинская тату-стратегия также может быть потенциально использована для неинвазивного мониторинга реакции на лечение.
Поскольку многие медицинские состояния протекают бессимптомно в течение продолжительных периодов времени, их своевременное обнаружение является затруднительным, что отрицательно сказывается на прогнозе для пациентов. Ориентируясь на гиперкальциемию, связанную с раком, ученые стремились разработать биомедицинскую татуировку с использованием искусственных клеток, которые контролировали бы повышенную концентрацию кальция в крови, обнаруживали начало легкой гиперкальциемии и реагировали подкожным накоплением черного пигмента меланина в виде татуировки. Ученые подтвердили, что изменение цвета, вызванное меланином, и проявленное в виде биомедицинской татуировки на теле, заметно даже невооруженным глазом.
Система была испытана на диких мышах с подкожно имплантированными инкапсулированными клетками. У всех животных, привитых гиперкальциемическими клетками аденокарциномы молочной железы и толстой кишки, появлялись татуировки, тогда как татуировки не наблюдались у животных, привитых нормальными клетками опухоли. Стоит заметить, что у всех животных с опухолями болезнь протекала бессимптомно на протяжении всего 38-дневного экспериментального периода.
Хотя гиперкальциемия также связана с другими патологиями, обнаруженные данные показывают, что с помощью этой диагностической модели на основе клеток можно выявить гиперкальциемию, связанную с раком, на ранних стадиях.
