مایعات بدن به عنوان پایه ای برای سلامت دیجیتال

خون، بزاق، ادرار، عرق یا حتی موم گوش می تواند حاوی اطلاعات ارزشمندی در مورد وضعیت پزشکی فرد باشد. تا پیش از این، آزمایش‌های ساده‌تری روی چنین مایعات بدنی باید در مراکز پزشکی انجام می‌شد، اما با پیشرفت اخیر در توسعه فناوری‌های تشخیص دیجیتال، راه‌حل‌های بیشتری در بازار ظاهر می‌شوند که بیمار را قادر می‌سازد چنین آزمایش‌هایی را در خانه انجام دهد. در اینجا نگاهی به صنعت شکل گرفته از مایعات بدن می اندازیم.

از خون ریزی تا اندازه گیری دیجیتالی عرق

خلط‌های چهارگانه (یا اخلاط اربعه یا گشن‌های چهارگانه) خون، صفرای زرد، صفرای سیاه، بلغم. اگرچه جذاب به نظر نمی رسد، اما یونان باستان قبلاً فکر می کرد که مایعات بدن پایه های بدن انسان را تشکیل می دهند و بیماری ها تنها زمانی ظاهر می شوند که این مایعات تعادل خود را از دست بدهند. این نظریه بر محور آموزه های بقراط بود و تا اواخر دهه 1800 به نظریه غالب تفکر و عمل پزشکی در اروپا تبدیل شد. به عنوان مثال متخصصان پزشکی بر این باور بودند که خروج "خون بد" بدن را تحریک می کند تا خون تازه و سالم تولید کند و خونریزی را متوقف کند.

امروزه طب مدرن درمان را بر پایه مایعات بدن استوار کرده است: خون، مخاط، مدفوع، بزاق، مایع منی، عرق، اشک، ادرار و حتی موم گوش حاوی اطلاعات ارزشمندی در مورد سلامت فرد است. پزشکان از مجموعه‌ای از آزمایش‌ها در حین تشخیص (مانند آزمایش ادرار)، درمان (مانند آزمایش‌های کشت نمونه مدفوع)، یا نظارت (مانند آزمایش خون در طول شیمی‌درمانی) استفاده می‌کنند. با ظهور فناوری‌های سلامت دیجیتال، جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل مایعات بدن آسان‌تر می‌شود و در عرض چند سال، احتمالاً هیچ‌کس برای انجام چنین آزمایش‌هایی به بیمارستان مراجعه نکند.

در اینجا ما بهترین نمونه‌هایی از فناوری‌های دیجیتالی را جمع‌آوری کرده‌ایم که تجربه پیرامون مایعات بدن را تغییر می‌دهند.

1) خون

اگرچه چند سال پیش رویای دریافت طیف گسترده ای از نتایج تشخیصی از یک قطره خون با الیزابت هلمز و کلاهبرداری ترانوس از بین رفت، اما امروزه بسیاری از شرکت ها روی راه حل مشابهی کار می کنند.

به عنوان مثال، اسپین آف شرکت Illumina، ، استارتاپ Grail در تلاش برای شناسایی انواع مختلف سرطان قبل از علائم، از طریق یک آزمایش خون ساده و منفرد است. این آزمایش به ctDNA می پردازد. DNA توموری شناور (ctDNA) که منشاء گرفته از سلولهای توموری می باشد در جریان خون و یا مایعات دیگر به صورت آزادانه و جدای از سلول ها وجود دارد. در مورد دیگری، محققان دستگاه کوچکی برای تشخیص بیماری های عفونی از مقدار کمی خون ساختند. این ابزار می تواند آزمایش RNA را در یک بسته کوچک با باتری انجام دهد. ژاکلین لینز، استادیار مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه پردو، با تیم خود در حال توسعه فناوری است که به لطف خواص ذاتی کاغذ، آزمایش‌های تشخیص آزمایشگاهی را سریع‌تر و قابل حمل‌تر می‌کند. اولین دستگاه ساخته شده بر پایه کاغذ در آزمایشگاه Linnes می تواند اسیدهای نوکلئیک HIV را از خون خراش انگشت در عرض 90 دقیقه تشخیص دهد. آزمایشگاه او در حال کار بر روی استفاده از پلتفرم مشابه برای تشخیص سایر بیماری‌ها، از سیاه سرفه تا وبا است، زیرا فرآیند استخراج پاتوژن‌ها از نمونه با استفاده از کاغذ یکسان خواهد بود.

2) مدفوع

اعتقاد بر این است که هر فرد حدود چهار پوند (2 کیلوگرم) باکتری در روده خود حمل می کند. میکروبیوم فردی هر فرد، که مجموعه ای از ژن های موجود در میکروارگانیسم ها، مانند باکتری های روده است، به اندازه اثر انگشت آنها منحصر به فرد است و از صدها نوع مختلف موجود زنده تشکیل شده است. به همین دلیل است که مدفوع حاوی اطلاعات زیادی در مورد سلامت فرد است.

کارشناسان می گویند که میکروبیوم مانند خود یک اندام عمل می کند و در عملیات بدن نقش اساسی دارد. میکروبیوم بر پیری، هضم، سیستم ایمنی، عملکردهای شناختی - و حتی خلق و خوی تأثیر می گذارد. مطالعه ای در UCLA نشان داد که باکتری های روده ممکن است بر خلق و خو و عملکرد مغز تأثیر بگذارند. علاوه بر این، مطالعه دیگری که در Nature Communications منتشر شد، ارتباط واضحی بین میکروبیوتای روده و ایجاد علائم رفتاری استرس پیدا کرد (میکروبیوتای روده از طریق سیستم عصبی روده‌ای، تولید متابولیت‌ها، تحریک سلول‌های انترواندوکراین و سیستم ایمنی، عملکرد سیستم عصبی مرکزی را تنظیم می‌کند). به همین دلیل است که برخی از شرکت‌ها خدماتی را برای درک آن و توصیه در مورد چگونگی بهبود آن ارائه می‌کنند - بیش از همه از طریق مؤلفه ژنومی آن. اولین استارت آپی که علم ژنومیک میکروبی را برای بیماران به ارمغان آورد، ubiome بود که در سال 2012 توسط محققانی از استنفورد، آکسفورد و UCSF تأسیس شد (این استارت آپ بعداً با اتهامات جدی بنیانگذارانش ورشکست شد). استارتاپ OMBRE مستقر در کالیفرنیا، که در آگوست 2016 تأسیس شد، یکی دیگر از بازیگران مهم در بازار است.

3) مخاط

شید باور نمی کنید که مخاط، آن ماده چسبناک و ژلاتین مانندی که ریه ها، گلو، دهان، بینی و سینوس های شما را می پوشاند چقدر می تواند مفید باشد. محققان مرکز تنظیم ژنوم در حال مطالعه رویه‌های ژنتیکی و شیمیایی هستند که سلول‌ها را به تولید مخاط می‌رساند که می‌تواند راه‌های جدیدی را برای تشخیص و کنترل پیشرفت آسم، بیماری مزمن انسدادی ریه (COPD)، بیماری روده تحریک‌پذیر و سرطان‌های کولورکتال نشان دهد.

محققان دانشگاه وندربیلت، مخاط بینی بیماران مبتلا به سینوزیت مزمن را جمع آوری و آنالیز کردند، وضعیتی که زمانی رخ می دهد که سینوس ها بیش از سه ماه متورم شوند. این اولین مطالعه در این منطقه بود و کارشناسان گفتند که در آینده می تواند به پزشکان کمک کند تا تشخیص دهند که آیا جراحی یا دارو بهترین درمان برای یک بیمار خاص است یا خیر.

4) بزاق

استفاده از بزاق پرکاربردترین ابزار در میان جدیدترین راهکارهای سلامتی است. شرکت های زیادی هستند که آزمایش ژنتیکی را مستقیم به مصرف کننده ارایه می دهند. کیت آزمایش، که به طور معمول کیت تف نامیده می شود، حاوی یک لوله کوچک است که آزمایش کننده باید مقداری بزاق را در آن جمع کند، سپس آن را مهر و موم کرده و ارسال کند. در عرض چند هفته، استارت آپ انتخاب شده نتایج را ارائه خواهد کرد. AncestryDNA از زمان راه اندازی خود در می 2012بیش از 10 میلیون نفر را در 30 کشور آزمایش کرده است. 23andMe بیش از 5 میلیون مشترک دارد، FamilyTreeDNA ادعا می کند که 2 میلیون مشترک دارد.

اما این تنها آزمایش ژنتیکی نیست که بزاق برای آن مفید است. یک استارت آپ لهستانی نمونه اولیه مینی آزمایشگاهی را برای تشخیص سریع، دقیق و با هزینه کم عفونت ایجاد کرده است. آزمایشگاه کوچک جیبی SensDx نامیده می شود. از نمونه‌ای که از دهان گرفته شده است، محلول می‌تواند در عرض چهار دقیقه نشان دهد که آیا التهاب یا عفونت در گلو توسط یک باکتری، ویروس یا قارچ ایجاد شده است. این بدان معناست که در آینده، بیمارانی که چنین کیت هایی در خانه دارند، حتی مجبور نخواهند شد خانه خود را ترک کنند تا آنفولانزا تشخیص داده شود.

5) منی

موضوع تجزیه و تحلیل مایع منی بیشتر در مورد ناباروری مردان مطرح می شود. معمولاً شامل آزمایش شمارش اسپرم، اندازه گیری تعداد واقعی اسپرم، شکل آنها و حرکت آنها در مایع منی است. برای جلوگیری از «تحویل» نمونه به مطب پزشک، از قبل می توان یک آزمایش در خانه انجام داد.

تخمین زده می شود که نتایج آزمایش‌های خانگی در حدود تقریباً 10 دقیقه در دسترس است. شناخته شده ترین شرکتی که چنین کیت آزمایشی را ارائه می دهد، SPOO است. با این حال، از آنجایی که این آزمایش‌ها فقط می‌توانند تعداد اسپرم‌ها را نشان دهند، نتیجه نهایی لزوماً به این معنا نیست که یک مرد بارور است، زیرا تمام علل احتمالی ناباروری را در نظر نمی‌گیرد. در آینده، توسعه بیشتر می تواند این نقطه ضعف را از بین ببرد.

6) عرق کردن

یکی از هیجان انگیزترین موضوعات در فناوری سلامت دیجیتال در حال حاضر و یکی از سریع ترین حوزه های در حال توسعه تجزیه و تحلیل مایعات بدن، نحوه استفاده از اطلاعات ذخیره شده در عرق است. نیویورک تایمز حتی اشاره می‌کند که تا یک سال آینده، ممکن است بتوانیم یک تکه نرم و کشدار را روی بازوهای خود بزنیم تا به ما بگوید که آیا آب بدنمان کم شده است یا خیر. یا اینکه الکترولیت های ما به طور خطرناکی از تعادل خارج شده اند. یا حتی اینکه دیابت داریم. یک تولیدکننده نوشیدنی‌های با مضمون ورزشی، Gatorade، سال گذشته در ماه مارس اعلام کرد که پچ انعطاف‌پذیر با آنالیز عرق آن تقریباً برای خرده‌فروشی آماده است.

محققان کره جنوبی چیزی شبیه به چنین خالکوبی دیجیتالی ساخته اند. دستیار دانشگاه ملی سئول، دای-هیونگ کیم و تیمی از محققان حسگرهای خاصی ساخته اند که می تواند دما و pH/ترکیب شیمیایی عرق افراد مبتلا به این بیماری را تشخیص دهد. سپس داده‌هایی را که جمع‌آوری می‌کنند به یک برنامه تلفن همراه همراه ارسال می‌کنند. اگر سیستم استنباط کند که فرد بر اساس وضعیت عرق به دارو نیاز دارد، برنامه مقدار داروی مورد نیاز را محاسبه می‌کند. سپس آرایه میکروسوزن پچ مقدار مناسبی را به بدن بیمار تزریق می کند.

فناوری دیگری که در ژانویه 2019 در مجله Science Advances منتشر شد، اطلاعات بلادرنگی را در مورد pH، میزان تعریق، و سطوح کلرید، گلوکز و لاکتات کاربر ارائه می‌دهد - سطوح بالای آن می‌تواند نشانه‌ای از فیبروز کیستیک، دیابت یا کمبود آن باشد. این دستگاه دارای سوراخ های کوچکی در پایه خود برای جمع آوری عرق است. از آنجا، شبکه پیچیده‌ای از دریچه‌ها و میکروکانال‌ها که هر کدام به اندازه عرض یک موی انسان است، عرق را به مخازن کوچکی هدایت می‌کند. هر مخزن حاوی حسگری است که با یک ماده شیمیایی موجود در عرق مانند گلوکز یا لاکتات واکنش نشان می دهد. از آنجا اطلاعات به گوشی هوشمند منتقل می شود.

7) اشک

برای سال‌ها، به نظر می‌رسید که امکان ساخت لنزهای تماسی وجود داشته باشد که بتواند گلوکز خون در اشک‌های کاربر را از طریق یک سیستم حسی کوچک اندازه‌گیری کند. حداقل به همین دلیل بود که شرکت Alphabet، Verily Life Sciences سال‌ها با این پروژه زحمت کشیده بود. سپس در نوامبر سال گذشته، معلوم شد که ابتکار عمل شکست خورده است - و Verily این تعهد را متوقف کرد. این شرکت گفت که دلیل تعطیلی این ابتکار این بود که نمی‌توانست لنز آزمایشی را برای ارزیابی قند خون با قوام کافی برای استفاده به عنوان یک وسیله پزشکی ارائه دهد. اگرچه ما تا حدودی انتظار این خبر ناامید کننده را داشتیم زیرا ماه ها بود که هیچ خبری در مورد این تعهد وجود نداشت، اما هنوز برای تحقیق کمی امیدوار بودیم. و ما هنوز امیدواریم که محققان ایده ای در مورد چگونگی دور زدن این موضوع داشته باشند.

8) ادرار

دلیل خوبی وجود دارد که پزشکان در معاینات روتین یا برای تشخیص وضعیت بیمار، نمونه ادرار را درخواست کنند. یک آزمایش ساده با تغییر رنگ کاغذ، آغشته به نمونه، می‌تواند سطوح گلوکز خون، پروتئین و سایر مواد شیمیایی را اندازه‌گیری کند که به نوبه خود می‌تواند نشانه‌ای از بیماری کلیوی، دیابت، عفونت‌های دستگاه ادراری و حتی علائم سرطان مثانه را نشان دهد. اما اگر بیماران بتوانند به جای آوردن نمونه به مطب پزشک عمومی آزمایش ادرار را در خانه خود انجام دهند، چقدر راحت تر است؟

در سال 2016، محققان دانشگاه استنفورد دستگاهی ارزان قیمت و قابل حمل ساختند که به بیماران امکان می‌دهد تا نتایج آزمایش ادرار را به طور مداوم در خانه دریافت کنند و بار کاری پزشکان مراقبت‌های اولیه را کاهش دهد. در سال 2018، Healthy.io مستقر در تل آویو، تأییدیه FDA را برای یک کیت آنالیز ادرار خانگی دریافت کرد که یک گوشی هوشمند را به یک دستگاه تشخیصی درجه بالینی تبدیل می کند.

شرکت TestCard از این هم فراتر می‌رود: شما می‌توانید آزمایش‌های مربوط به بارداری، عفونت ادراری و سطح گلوکز را فقط با قیمت 4 دلار بخرید و آنها را در یک کارت پستال (در مجموعه‌های سه تایی) تحویل بگیرید. هر نوار دارای یک کد QR برای خواندن توسط تلفن شما و همچنین چند پد کوچک، چند رنگ و مربع است. از اینجا، تصور می‌کنیم، تنها یک قدم جلوتر است که حسگرهای مختلف را در توالت قرار دهید تا علائم حیاتی و پارامترهای سلامتی خود را به صورت غیرفعال اندازه‌گیری کنید.

چه چیزی در انتظارمان است؟

وقتی به داده‌ها نگاه می‌کنیم، می‌توانیم یک روند کلی را ببینیم: جمع‌آوری داده‌ها توسط فناوری حسی، انتقال اطلاعات به یک دستگاه هوشمند (معمولاً یک تلفن هوشمند) – و سپس واگذاری نتایج به کسی برای تفسیر. این به طور سنتی وظیفه پزشک است، اگرچه این دستگاه های دیجیتال معمولاً به توضیحات احتمالی نیز اشاره می کنند. پزشکان باید نسبت به فناوری های جدید بسیار بازتر باشند و ارتباط بیمار و پزشک را به سطح مشارکت ارتقا دهند.

با بزرگنمایی حتی بیشتر، در آینده ممکن است یک سیستم پیچیده مبتنی بر هوش مصنوعی داشته باشیم که شامل تمام داده‌های حاصل از آزمایش ادرار، بزاق، خون یا هر آزمایش مایع بدن دیگری در کنار هر آزمایش تشخیصی مرتبط دیگری از گذشته باشد. این برای نظارت و تحلیل بلندمدت واقعی ضروری است - اما این هنوز در در حال توسعه نیست. برای آن، ما به سیستم‌های پیچیده، مبتنی بر الگوریتم هوشمند و قابل همکاری در مقیاس عظیم نیاز داریم.