Микророботы в таблетке показали эффективность в лечении воспалительных заболеваний кишечника у мышей

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали таблетку, высвобождающую в толстой кишке микроскопических роботов (микророботов) для лечения воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК). Экспериментальное пероральное лечение показало успех на мышах, значительно уменьшив симптомы ВЗК и способствуя заживлению повреждённой ткани толстой кишки без токсичных побочных эффектов.

Исследование опубликовано 26 июня в Science Robotics.

ВЗК — аутоиммунное заболевание, характеризующееся хроническим воспалением кишечника, которым страдают миллионы людей во всём мире. Оно вызывает сильную боль в животе, ректальное кровотечение, диарею и потерю веса.

Заболевание возникает, когда иммунные клетки, известные как макрофаги, становятся гиперактивированными и производят чрезмерное количество вызывающих воспаление белков — провоспалительных цитокинов. Эти цитокины, в свою очередь, связываются с рецепторами на макрофагах, заставляя их производить ещё больше цитокинов, что поддерживает цикл воспаления и приводит к изнурительным симптомам ВЗК.

Исследователи разработали лечение, успешно контролирующее уровень этих цитокинов. Команда под руководством Лянфан Чжана и Джозефа Вана создала микророботов, состоящих из борющихся с воспалением наночастиц, химически прикреплённых к клеткам зелёных водорослей.

Наночастицы поглощают и нейтрализуют провоспалительные цитокины в кишечнике. Тем временем зелёные водоросли используют свои естественные плавательные способности для эффективного распределения наночастиц по всей толстой кишке, ускоряя удаление цитокинов и способствуя заживлению воспалённой ткани.

Эффективность наночастиц обусловлена их биомиметическим дизайном. Они сделаны из биоразлагаемых полимерных наночастиц, покрытых мембранами клеток макрофагов, что позволяет им действовать как «приманки» для макрофагов. Эти «приманки» естественным образом связывают провоспалительные цитокины, не запуская производство новых, тем самым разрывая воспалительный цикл.

«Красота этого подхода в том, что он не требует лекарств — мы просто используем естественную клеточную мембрану для поглощения и нейтрализации провоспалительных цитокинов», — сказал Чжан.

Исследователи обеспечили соответствие своих биогибридных микророботов строгим стандартам безопасности. Наночастицы сделаны из биосовместимых материалов, а используемые клетки зелёных водорослей признаны безопасными для употребления Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).

Микророботы упакованы в жидкую капсулу с pH-чувствительным покрытием. Это покрытие остаётся целым в кислой среде желудка, но растворяется при достижении нейтрального pH толстой кишки. Это обеспечивает селективное высвобождение микророботов именно там, где они больше всего нужны.

«Мы можем направлять микророботов в поражённое место, не затрагивая другие органы. Таким образом, мы можем минимизировать токсичность», — сказал Ван. Капсула сохраняет функционализированные водоросли в жидкой фазе до их высвобождения.

Капсула вводилась перорально мышам, страдающим ВЗК. Лечение уменьшило кровотечение в кале, улучшило консистенцию стула, обратило вызванную ВЗК потерю веса и снизило воспаление в толстой кишке без видимых побочных эффектов.

Исследовательская группа теперь сосредоточена на переводе лечения микророботами в клинические исследования.