クレジット:イェール大学
青色レーザー光を皮膚に反射させるだけでバイオマーカーを測定する新技術により、迅速で痛みのない、非常に正確な結果が得られます。共鳴ラマン分光技術に基づくこのデバイスは、コンピューター ソフトウェアと柔軟な光ファイバー プローブを使用し、光が皮膚内のカロテノイドと相互作用する間、手のひらに約 30 秒間保持されます。
昨日の昼食は何を食べましたか。月に何回ナッツを食べますか？あなたのお子さんはどうですか？今日、何人前の野菜を食べましたか?
私たちの食事の詳細を思い出すのが難しいことは周知の事実であり、その苛立たしい事実は栄養研究の中心にあり、糖尿病や心臓病などの健康結果と食品を関連付ける作業を複雑にしています.一部の研究者は、代わりに、人が最近食べた特定の種類の食品の量に関する情報を提供する体内の証拠物質、またはバイオマーカーを探します.しかし、バイオマーカーの測定には血液、尿、さらには皮膚のサンプルが必要になることが多いため、このソリューションは理想的ではありません。このプロセスは費用がかかり、苦痛を伴い、煩雑になる可能性があります。
しかし、食事中の果物や野菜を研究している研究者にとっては、もっと簡単な方法がすぐに見つかるかもしれません。イェール大学公衆衛生大学院の科学者たちは、青色レーザー光を皮膚から反射させるだけでバイオマーカーを測定する新しい技術をテストしています。痛みがなく、迅速で、約 1 分で結果が得られます。慢性疾患疫学部門の責任者である Susan T. Mayne と、彼女の長年の共同研究者であり、同じ部門の研究科学者である Brenda Cartmel は、ユタ大学の物理学者グループと協力して、2 つのプロトタイプ デバイスを作成し、テストしました。通常は血中で測定される果物や野菜の摂取量のバイオマーカーである皮膚カロテノイドを測定します。
「それは、人々が何十年も前から知っていた観察に由来しています」とメインは言います。皮膚にカロテノイドが蓄積。そして、『体内のカロテノイドを非侵襲的に測定するための新しいアプローチとしてそれを使用できないか』と考えました」
このデバイスは、共鳴ラマン分光法 (RRS) として知られる数十年前の技術を現代的にアレンジしたもので、レーザー光で励起された後の分子内の電子のエネルギー レベルの変化を測定します。これは、箱型の中央マシンに接続された柔軟な光ファイバープローブで構成されています。光が皮膚のカロテノイドと相互作用している間、プローブは研究ボランティアの手のひらに約 30 秒間当てられます。次に、接続されたラップトップのソフトウェアが結果を処理します。これにはさらに 30 秒かかります。初期の研究では、この RRS マシンが非常に正確な結果を提供することが示され、多くの栄養研究者の注目を集めています.
長いフライト、コラボレーション
栄養疫学者として、Mayne はレーザーで作業を行うことをほとんど期待していませんでした。しかし数年前、カロテノイドの国際会議に参加するためにオーストラリアへ向かう飛行機の中で、彼女は同じ会議のプログラムをめくっていた男性の隣に座っていた.いくつかの楽しみを交換した後、メインは自分がユタ大学のレーザー物理学者であることを知りました。
「『これは本当に長いフライトになるだろう』と思った。私たちに共通点はないと思います」と彼女は回想します。 「しかし、16 時間も飛行機に閉じ込められていたので、彼が何をしたか、どのように使用していたか、そしてどのようなアプリケーションがあったかを理解しようとしました。それが実際にこのプロジェクト全体が始まった場所です。」
物理学者と彼のチームは、網膜のレベルが高いと黄斑変性を防ぐと考えられているため、RRS を使って網膜のカロテノイドを測定する実験を行っていたことを彼女は知りました。メイン氏は、カロテノイドは RRS による測定に完全に適していると述べています。 「特定の波長の光を使用すると、これらの特定の化合物が非常に強く、独自に共鳴します」と彼女は言います。 「同じ共鳴プロファイルを持つ皮膚や他のマトリックスには、他の化合物はありません。」
飛行機が着陸するまでに、メインと彼女の同席者は、協力するための助成金提案のアイデアを打ち出していました.助成金が提供され、ユタ州のグループが 2 つのプロトタイプを作成し、イェール大学がそれらをテストしました。
2010 年に The American Journal of Clinical Nutrition に掲載された、最初のプロトタイプの RRS デバイスに関する彼らの研究では、 Mayne、Cartmel、および彼らのユタ州の同僚は、皮膚カロテノイド RRS 測定値を、現在のゴールド スタンダードである血清および皮膚生検測定法と比較しました。 (彼らはまた、米国の人口が主にトマトとトマト製品から摂取するカロテノイドであるリコピンを測定するデバイスの能力を調べました。)
チームは、研究対象者の間で、RRS によって測定されたカロテノイド レベルが、予想されるようにベル型の曲線に沿って低下することを発見しました。 1 人の個人の中で、手のひらなどの身体の 1 つの領域での高い測定値は、他の場所での高いレベルと一致していました。 RRS の結果は、ゴールド スタンダードな方法や食事の自己報告データともかなりよく相関しており、デバイスの有効性が確認されました。
ユタ州の物理学者は、初期のプロトタイプの改良を続けています。 「私たちが持っていた最初の [アルゴン レーザー] デバイスは持ち運びができませんでした」とカートメル氏は言い、その 19 x 16 x 13 インチのサイズと、動きや水蒸気に敏感な点を挙げました。 「その後、彼らは固体レーザーを使用する機器を開発したため、はるかに堅牢です。今、私たちはそれを現場に持ち込むことができます。」 YSPH の博士課程の学生である Stephanie Scarmo は、現在出版に向けて審査中の研究で、ソリッドステート RRS デバイスを使用して、3 歳と 4 歳の大規模なグループからカロテノイド測定値を取得しました。
「彼女は就学前の環境に入り、昼寝時間を回避しようとしました」とメインは言います。「ある午後に 60 人の子供をスキャンすることができました。 （対照的に、血清検査法は、多くの血と汗と涙を伴うものであったことは想像に難くありません。） .」
新しいアプリケーション
この研究が発表された後、Mayne 氏は、人々に果物や野菜をもっと食べるように勧める研究で、RRS を客観的な尺度として使用したいと考えている研究者から連絡を受けたと述べています。彼女は彼らの熱意を理解しています.
「変える必要があると言っている人々と一緒に働いているときに、食事の変化の状況で自己報告を使用することは非常に難しいことです」と彼女は説明します.研究対象者は、いわゆる社会的望ましさのバイアスを研究に導入して、研究者をより良い方向に変えたと言って研究者を喜ばせようとする傾向があります.
しかし、ラマン技術は本格的な時期にはまだ準備ができていません。一つには、皮膚におけるカロテノイドの半減期を誰も知らないため、測定値が何日または何週間の摂取量を反映するかは不明です.別の理由として、果物や野菜の摂取量が変化した後の皮膚のカロテノイド レベルの変化をデバイスがどれだけうまく検出できるかは明らかではありません.
次に必要なのは、「いわゆる代謝研究であり、カロテノイドの食事摂取を慎重に管理し、時間をかけて人々を追跡して、皮膚がどのように反応するか、反応の速さ、変化の程度、およびすべての人が同様に変化するかどうかを確認します」と Mayne 氏は言います。 」この種の研究には費用がかかり、測定を繰り返しながらカロテノイドが枯渇した食事と豊富な食事を何週間も与える必要があります.これを達成するために、メインは、必要な試験施設を備えたノースダコタ州の米国農務省の研究所と提携しています。
また、個人差を考慮に入れる方法を知ることも重要です。 「皮膚の色素であるメラニンが測定値に影響を与えるかどうかを評価する必要があります」と Cartmel は述べています。
食事研究における RRS アプローチの将来はどうなるでしょうか?ねじれが解消され、研究者が皮膚カロテノイドと健康状態の関連性を検証した後、RRS デバイスは人の栄養状態に関する客観的なフィードバックを提供できます。
このデバイスは、都市政策の仕事にも活路を見出すことができます。たとえば、都心部が生鮮食品を提供する近隣ファーマーズ マーケットを導入した場合、研究者は、マーケットが表示される前後に住民の皮膚カロテノイドを測定できます。 Mayne 氏によると、RRS による測定は、「介入によって特定の地域で野菜の摂取量が改善されているかどうかを評価するためのツールを提供する可能性があります。」それが本当に究極の目標だと彼女は言います。 「栄養状態を改善したい」
