Forskere kan 'se' gennem mus – er mennesker de næste i rækken?

Tænk, hvis vi kunne at se lige igennem huden og se muskler eller organer arbejde.

Det lyder som science fiction, men en gruppe forskere ved Stanford University var for nylig i stand til at gøre huden på levende mus optisk gennemsigtig - i hvert fald under visse lysforhold.

Gennembruddet har uden tvivl åbnet op for nye muligheder inden for biologisk forskning og medicinsk billeddannelse. Så hvordan gjorde de det, og vil det føre til, at mennesker en skønne dag kan blive gennemsigtige?

Når vi ser på et objekt, bliver lyset reflekteret fra det, så vores øjne kan se form og farver. Men det er noget andet med levende væv som hud, fordi det består af ting som vand, proteiner og lipider (fedtmolekyler), som alle bøjer lyset i forskellige vinkler.

Det betyder, at lyset bliver spredt af huden, hvilket begrænser, hvor dybt vi kan se ind i kroppen uden invasiv kirurgi.

I et forsøg på at omgå dette problem har forskere gennem årene udviklet mere sofistikerede teknikker til billeddannelse, som for eksempel to-foton-mikroskopi og nær-infrarød fluorescens.

Begge disse teknikker kræver ofte skadelige kemikalier eller virker kun på dødt væv. Derfor har målet været at finde en sikker og reversibel måde at skabe gennemsigtighed i levende organismer.

Brugte farvestof til fødevarer

I studiet ved Stanford University gjorde forskerne brug af et ret overraskende middel: Farvestof til fødevarer.

Tartrazin, som har E-nummeret 'E 102', er et gult farvestof, der anvendes i fødevarer, blandt andet i chips, sodavand og slik.

Tartrazin har en helt unik egenskab: Når farvestoffet bliver opløst i vand og påført hudvæv, ændrer det måden, lyset interagerer med biologiske stoffer.

Svaret ligger i fysikken bag lysabsorbering og brydning, specifikt noget der kaldes 'Kramers-Kronig-relations', som beskriver lysets interaktion med faste stoffer på tværs af forskellige bølgelængder.

Tartrazin er i årevis blevet brugt i mikroskopi som en måde at farve visse dele af anatomien på for at gøre dem mere synlige, men det er aldrig blevet brugt på hele vævet hos levende dyr.

Ændrede vandets brydningsindeks i vævet

Ved at tilsætte tartrazin til vand og påføre det på væv fra bedøvede, levende mus, var forskerne i stand til at ændre vandets såkaldte brydningsindeks i vævet, det vil sige, i hvilken grad det bøjer lyset.

Brydningsindekset nærmer sig på denne måde brydningsindekset for lipider, så lyset kunne passere gennem musenes hud, hvilket fik dem til at se gennemsigtige ud.

Forbløffende nok var forskerne i stand til se dybe strukturer inde i musene, såsom blodkar og endda muskelfibre, i hidtil usete detaljer.

I et eksempel kunne de endda se tarmens bevægelser i realtid gennem den gennemsigtige mave.

Ingen negativ effekt på musene

Forskerne var i stand til at se så meget, uden at det tilsyneladende havde negativ effekt på musene; de var blandt andet i stand til at få musenes hud til at vende tilbage til den normale, uigennemsigtige tilstand, når farvestoffet blev vasket af.

Denne opdagelse kan måske vise sig at være revolutionerende. Forestil dig, hvis vi var i stand til at overvåge organernes funktion uden invasive indgreb eller se præcist, hvor en vene skal trække blod.

Det kunne også bane vejen for gennembrud i forståelsen af, hvordan sygdomme påvirker kroppen på et mikroskopisk niveau.

Næste stop: Gennemsigtighed?

Selvom det hele lyder meget spændende, er der flere årsager til, at det er usandsynligt, at mennesker kan blive gjort helt gennemsigtige.

For det første er den gennemsigtighed, der er opnået i Stanford-studiet, tydeligvis ikke total gennemsigtighed.

Og selvom tartrazin gør lys i stand til at passere gennem væv, fungerer det bedst med specifikke bølgelængder af lys, hovedsageligt spektrummets røde og infrarøde områder.

Det betyder, at musene ikke er virkelig 'usynlige' eller gennemsigtige for det blotte øje ved normale lysforhold.

De er derimod gennemsigtige under specifikt billedbehandlingsudstyr designet til at fange dette fænomen.

Menneskekroppen er betydeligt mere kompleks

For det andet påvirker denne gennemsigtighed kun de væv, hvor farvestoffet er påført, og selv da er det begrænset af, hvor dybt farvestoffet kan trænge ind.

Menneskekroppen er betydeligt mere kompleks, og huden er meget tykkere end hos mus. Så der skal et andet niveau af påførelse og teknologi til for at gøre et helt menneske gennemsigtigt.

For det første opfører lys sig anderledes, når det passerer gennem større mængder væv.

Også selvom vi kunne opskalere teknologien, ville gennemsigtighed i hele kroppen være en kæmpe udfordring: Man skal for eksempel at sikre, at farvestoffet nåede alle dele af kroppen jævnt uden at forårsage skade.

Flytter grænserne

Tartrazin er sikkert at indtage under en vis daglig grænse, men farvestoffet kan forårsage bivirkninger, allergiske reaktioner, og ved store doser er der modstridende data om, at det har toksiske virkninger på celler eller potentielt kan forårsage genetiske mutationer.

Derudover virker gennemsigtighedseffekten ved at ændre, hvordan lys interagerer med biologiske væv, men den behandler ikke spørgsmålet om lysabsorbering af andre komponenter i kroppen, såsom knogler, som er mere kompakte og sandsynligvis vil kræve forskellige metoder for at blive gennemsigtige .

Så er menneskelig 'gennemsigtighed' mulig? Ikke på den måde, vi ser i film.

Men i fremtiden vil vi se yderligere fremskridt, der flytter grænserne for, hvad der er muligt med gennemsigtighed i levende organismer.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.