Ελληνική πρωτοποριακή κάψουλα-διαγνωστικό εργαλείο, στα χρυσά μετάλλια παγκόσμιου διαγωνισμού

Μια κάψουλα που μπορεί να κάνει εύκολα, γρήγορα και εντελώς ανώδυνα, διάγνωση του εντερικού μικροβιώματος και να διαπιστώσει τυχόν διαταραχές στους μικροβιακούς πληθυσμούς, εντοπίζοντας σε πολύ πρώιμο στάδιο ακόμη και περιπτώσεις καρκίνου, δημιούργησε μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας.

Με την κάψουλα αυτή, που είναι πρωτοποριακή και καινοτόμος, καθώς δεν υπάρχει στον κόσμο αντίστοιχη εφαρμογή, η ομάδα iGEM Thessaly κέρδισε το 2021 χρυσό μετάλλιο στον παγκόσμιο διαγωνισμό συνθετικής βιολογίας iGEM, ο οποίος ξεκίνησε το 2004 από το αμερικανικό MIT, το παγκοσμίως γνωστό Τεχνολογικό Ινστιτούτο Μασαχουσέτης.

Πώς «δουλεύει» η κάψουλα

«Οι βιοχημικοί της ομάδας iGEM Thessaly χρησιμοποιήσαμε βακτήρια, στα οποία τοποθετήσαμε αισθητήρες. Τα βακτήρια τροποποιήθηκαν γενετικά με τέτοιο τρόπο ώστε να αντιλαμβάνονται την παρουσία ορισμένων ουσιών που είναι αντιπροσωπευτικές της ισορροπίας των μικροβιακών κοινοτήτων στο έντερο. Στη συνέχεια τοποθετήθηκαν στην κάψουλα, στο εσωτερικό μιας ημιδιαπερατής μεμβράνης που τους επιτρέπει να επικοινωνούν με τις ουσίες που βρίσκονται στο έντερο. Όταν η κάψουλα περνάει από το έντερο, συγκεκριμένες ουσίες εισέρχονται σε αυτήν και ενεργοποιούν τα βακτήρια. Εκείνα, με τη σειρά τους, παράγουν ένα σήμα το οποίο μεταδίδουν σε πραγματικό χρόνο σε μια βάση δεδομένων. Εκεί καταγράφονται όλα τα σήματα μέσω μιας εφαρμογής που δημιούργησαν οι ερευνητές του κλάδου της πληροφορικής και μπορούν να αξιολογηθούν από γιατρούς και γαστρεντερολόγους. Ο μηχανικός υπολογιστών της ομάδας ασχολήθηκε με το hardware της κάψουλας και ο ηλεκτρολόγος μηχανικός με την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των βιολογικών συστημάτων μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή», εξηγεί, μιλώντας στο ΑΠΕ-ΜΠΕ, η Άννα Πατρή, φοιτήτρια – ερευνήτρια του τμήματος Βιοχημείας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και μέλος της ομάδας.

«Δεν υπάρχει αντίστοιχη εφαρμογή στον κόσμο»

Η κ. Πατρή διευκρινίζει, μάλιστα, ότι δεν υπάρχει καμία άλλη τέτοια εφαρμογή αυτή τη στιγμή που να μετράει μεταβολίτες μέσα στο έντερο καθώς οι κάψουλες ενδοσκόπησης που υπάρχουν εδώ και πολλά χρόνια στην αγορά, βγάζουν φωτογραφίες, ενώ η κάψουλα της iGEM Thessaly παίρνει δείγματα και κάνει τακτικές δειγματοληψίες γρήγορα, σε πραγματικό χρόνο και στο σημείο παραγωγής των ουσιών ενδιαφέροντος. Με τον τρόπο αυτό, μπορεί κάποιος να γνωρίσει το ακριβές σημείο στο οποίο ενδεχομένως μπορεί να υπάρχει διαταραχή στα επίπεδα των μικροβίων. Κάτι τέτοιο δεν είναι εφικτό με τις τρέχουσες εξετάσεις αίματος ή κοπράνων, οι οποίες μάλιστα μπορούν να εντοπίσουν μόλις ένα ποσοστό 5% των μικροβίων του εντέρου.

«Η κάψουλα ουσιαστικά είναι μια μικρή συσκευή σε μέγεθος και σχήμα χαπιού, η οποία καταπίνεται, διενεργεί μετρήσεις, στέλνει τα πιο αξιόπιστα δεδομένα και μετά απορρίπτεται, με ιδιαίτερη πρόβλεψη μάλιστα στην ασφάλειά της ώστε να μην απελευθερώνονται τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια στον οργανισμό ή το περιβάλλον», προσθέτει η κ. Πατρή.

Διευκρινίζει, παράλληλα, ότι η κάψουλα θα μπορούσε να φτάσει σε ένα στάδιο για να εισέλθει σε κλινικές μελέτες σε δύο με τρία χρόνια.

Πώς μπορεί να διαγνώσει εγκαίρως πιθανές διαταραχές και ασθένειες

Στο επίπεδο, άλλωστε, της διάγνωσης και της πρόληψης, η συγκεκριμένη τεχνική εκτιμάται ότι έχει να προσφέρει πολλά καθώς είναι εύκολη, γρήγορη, μη επεμβατική και με χαμηλό κόστος.

Σύμφωνα με την Άννα Πατρή, «ενώ μετά τα 40 έτη προτείνεται η προληπτική κολονοσκόπηση, οι περισσότεροι δεν κάνουν αυτή την εξέταση, ενώ η χρήση της κάψουλας είναι πολύ απλή. Η συσκευή αυτή δεν έχει στόχο να αντικαταστήσει την κολονοσκόπηση αλλά να διαπιστώσει αν υπάρχει δυσβίωση μικροβίων και στην περίπτωση αυτή να προχωρήσει κανείς σε εξετάσεις. Αν δεν ανιχνευτεί καθόλου δυσβίωση και είναι όλα τέλεια τότε δεν χρειάζεται να κάνει κανείς περαιτέρω εξετάσεις ή να πάει για κολονοσκόπηση».

Στο πλαίσιο αυτό, η ίδια υπογραμμίζει ότι «ο καρκίνος έχει συσχετιστεί με πολύ έντονες μεταβολές στο επίπεδο των μεταβολιτών του εντέρου και αν κάποιος το προλάβει αυτό σε πολύ πρώιμο στάδιο μπορεί να γλιτώσει τη νόσο αλλά και τα έξοδα του συστήματος υγείας για την αντιμετώπισή της».

Με τον ίδιο τρόπο μπορεί επίσης να προληφθούν ιδιοπαθείς φλεγμονώδεις νόσοι του εντέρου καθώς και νόσοι που δεν σχετίζονται με το έντερο αλλά μπορούν να αντικατοπτριστούν στο εντερικό μικροβίωμα, όπως το άσθμα και διάφορες καρδιαγγειακές νόσοι που έχουν συσχετιστεί με αυτό.

Γενετικά τροποποιημένο προβιοτικό

Εξάλλου, η ομάδα κατασκεύασε ένα γενετικά τροποποιημένο προβιοτικό που έχει τη δυνατότητα να παράγει τα απαραίτητα μικρόβια στο έντερο ώστε να μπαίνει το μικροβίωμά του σε σωστή μεταβολική τροχιά. Το προβιοτικό αυτό μπορεί να προστεθεί σε γιαούρτι ώστε, σε συνεργασία με γνωστή γαλακτοκομική εταιρεία, να βγει στην αγορά επιτρέποντας σε ασθενείς να αποκαταστήσουν το μικροβίωμά τους αλλά και σε υγιείς να το καταναλώνουν προληπτικά.

Σημειώνεται ότι το project της ομάδας iGEM Thessaly (https://2021.igem.org/Team:Thessaly) στο οποίο συνεργάστηκαν οι Αστερία Τσαπαδίκου, Άννα Πατρή, Περικλής Βασιλείου, Ευθυμία Ζησοπούλου, Ιωάννα Γκόνη, Βενέτιος Μιχελιουδάκης, Κωνσταντίνος Ελένης, Γεώργιος Μπουκουβάλας, Χαράλαμπος Πετειναρέλης, Σπυρίων Φελεκίδης, Γεώργιος Μουχταρίδης και Δημήτριος Μπιλιούρης απέσπασε το ένα από τα 169 χρυσά μετάλλια που δόθηκαν στον παγκόσμιο διαγωνισμό iGEM, σε σύνολο 350 ομάδων και 7314 διαγωνιζόμενων από 43 χώρες και περιοχές, καθώς κρίθηκε ότι πληρούσε τα αυστηρότερα κριτήρια του διαγωνισμού. Εξάλλου, η ομάδα βρέθηκε στις τέσσερις καλύτερες ομάδες της κατηγορίας «Τρόφιμα και διατροφή», στην οποία διαγωνίζονταν 24 ομάδες, ενώ βγήκε πρώτη στον διαγωνισμό επιχειρηματικότητας «Falling Walls Greece» και πήρε το εισιτήριο για τον παγκόσμιο διαγωνισμό «Falling Walls», στο Βερολίνο.

Ως σύμβουλοι της ομάδας συνδράμουν τα παλιότερα μέλη Λέανδρος Τσιώτος, Αφροδίτη Κατσαούνη και Όλγα Τσιούρη, ενώ εκπαιδευτής είναι ο Νικόλαος Ντελκής και επιβλέπουσες οι ερευνητικά υπεύθυνες καθηγήτριες Αικατερίνη Μούτου και Καλλιόπη Παπαδοπούλου.

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ