Замена колоноскопии на проглатывание таблеток, содержащих бактерии, которые могут определять состояние нашего кишечника, может произвести революцию в гастроэнтерологии и значительно облегчить состояние пациентов.
Есть много вещей, которые люди предпочли бы колоноскопии. Но когда речь заходит о здоровье кишечника, физический подход, основанный на буквальном осмотре кишечника, по-прежнему остается общепринятым методом. Как было бы здорово, если бы вместо этого мы могли проглотить крошечную таблетку, которая путешествует по нашему кишечнику, собирает необходимую врачам информацию и покидает наш организм так, что мы даже не замечаем этого.
Это именно то, что разработала группа китайских исследователей: небольшой датчик в таблетке, который сочетает в себе силу бактерий и магнетизм для создания менее инвазивного, но высокочувствительного диагностического инструмента для лечения колита. Реагируя на желудочно-кишечное кровотечение и выделяя свечение, которое можно обнаружить позже, бактерии в очередной раз демонстрируют, насколько удивительно изобретательными они могут быть в медицинской диагностике. Исследование, опубликованное в журнале ACS Sensors, описывает таблетку, содержащую бактерии, как безопасную и эффективную в мышиных моделях, и авторы надеются, что со временем платформа сможет быть применена и для диагностики у людей.
Желудочно-кишечные заболевания, такие как колоректальный рак или воспалительные заболевания кишечника, поражают миллионы людей, часто вызывая кишечные кровотечения и хронический дискомфорт. Ранняя диагностика имеет решающее значение для улучшения лечения. В настоящее время золотым стандартом по-прежнему остается эндоскопия толстой кишки, более известная как колоноскопия. К сожалению, эта процедура не слишком удобна для пациента. Она требует сложной подготовки, отнимает много времени и является довольно инвазивной. Чтобы повысить приверженность пациентов к лечению и сделать скрининг более доступным, исследователи ищут более щадящий способ получить медицинские подсказки, скрытые в нашем кишечнике. Вот тут-то и пригодились бактериальные биосенсоры. Некоторые бактерии могут химически реагировать на окружающую среду измеримыми способами, создавая своего рода встроенную систему отчетности об окружающей среде, в которой они находятся. Единственная проблема: безопасно транспортировать их по организму туда, где они необходимы.
Первым шагом исследовательской группы было создание бактерий, которые реагируют на гемоглобин, выделяя свет. Затем они поместили бактерии в капсулу, используя альгинат натрия, загуститель, который образует защитный гидрогель. Эта защита помогает бактериям выживать в среде пищеварительного тракта, не нарушая их способности обнаруживать гемоглобин. Исследователи также добавили магнитные частицы в микросферы, чтобы датчики можно было легко извлекать из образцов кала.
Чтобы протестировать новую систему, исследователи ввели бактериальные датчики мышам, у которых были обнаружены различные стадии воспаления толстой кишки (колита). После того, как таблетка прошла через кишечник и была выведена из организма, потребовалось всего около 25 минут, чтобы извлечь микросферы из кала с помощью магнита и измерить их светящийся сигнал, что значительно улучшило результат по сравнению с несколькими часами, которые потребовались бы неинкапсулированным сенсорам. Результаты были поразительными: интенсивность свечения возрастала в зависимости от тяжести заболевания. Другими словами, чем сильнее было кровотечение при прогрессировании колита, тем более интенсивным было свечение. У здоровых мышей не наблюдалось побочных эффектов, что позволяет предположить, что микросферы были безопасными и хорошо переносились. Анализы здоровых мышей, получавших датчик, показали, что микросферы были биосовместимыми и безопасными.
Основываясь на этих ранних наблюдениях, исследователи полагают, что технология может быть расширена для выявления дополнительных биомаркеров и, в конечном счете, для диагностики целого ряда заболеваний кишечника. “Эта технология обеспечивает новую парадигму для быстрого и неинвазивного выявления желудочно-кишечных заболеваний”, - говорит соавтор исследования Ин Чжоу из Восточно-Китайского университета науки и технологии в Шанхае. Следующим важным шагом станут испытания на людях, но первоначальные результаты многообещающие. Помимо ранней диагностики, система может в один прекрасный день помочь в отслеживании прогрессирования заболевания с помощью быстрого, неинвазивного инструмента, который работает на основе светящихся бактерий.
