Управление кишечными бактериями с помощью смартфона

Исследователи создали управляемую смартфоном капсулу для приёма внутрь, которая позволяет контролировать кишечные бактерии и общаться с ними. Систему протестировали на свиньях, и результаты опубликованы в Nature Microbiology. Эта технология может лечь в основу новых методов диагностики и лечения таких заболеваний, как колит.

Микроорганизмы желудочно-кишечного тракта влияют на здоровье, но управлять ими сложно. Модифицированные бактерии, например Escherichia coli, могут доставлять лекарства, но после попадания в организм с ними трудно коммуницировать.

Ханьцзе Ван и коллеги создали штамм E. coli, способный обмениваться сигналами со "смарт-капсулой" с помощью света. Управление и наблюдение осуществлялось через приложение на смартфоне, подключённое к капсуле по Bluetooth.

В качестве доказательства концепции учёные использовали трёх свиней с индуцированным колитом. Их колонизировали модифицированной E. coli, которая начинала светиться при обнаружении нитрата — маркера колита.

Смарт-капсула с собственной печатной платой и питанием от трёх батареек-таблеток, проглоченная свиньями, детектировала этот световой сигнал и передавала его в приложение. Через приложение исследователи давали команду капсуле включить светодиод. Этот свет активировал светочувствительную генетическую схему в бактериях E. coli, что запускало секрецию противовоспалительных антител и облегчало симптомы колита.

Эта технология может повысить точность диагностики и терапии на основе микроорганизмов, улучшив контроль над поведением модифицированных бактерий внутри живого организма. Дальнейшая доработка системы для поддержки множественных циклов коммуникации и клинические испытания могут в будущем позволить применять её для лечения болезней человека.