Сбор проб микробиома кишечника с помощью проглатываемой капсулы

Микробы кишечника влияют на здоровье человека, но о них ещё многое неизвестно, отчасти из-за сложности их сбора. Исследователи сообщают в ACS Nano, что разработали проглатываемую капсулу, которая в исследованиях на крысах собирала бактерии и другие биологические образцы при прохождении через желудочно-кишечный тракт.

В настоящее время учёные получают микробы кишечника, собирая образцы стула или используя такие методы, как колоноскопия или эндоскопия. Однако образцы стула не могут собрать все микроорганизмы из верхних отделов ЖКТ и не позволяют разделить микробы из разных его частей. Колоноскопия и эндоскопия — инвазивные процедуры, отпугивающие некоторых пациентов. Команда под руководством Sarvesh Kumar Srivastava стремилась избежать этих недостатков, создав проглатываемое и выводимое естественным путём устройство.

Исследователи разработали систему самополимеризации из мономера полиэтиленгликольдиакрилата, хлорида железа и аскорбиновой кислоты, загруженную в крошечные полые цилиндры. Эти микроконтейнеры помещали в миниатюрные желатиновые капсулы, покрытые защитным слоем для предотвращения переваривания в кислой среде желудка. После скармливания крысам капсулы оставались защищёнными в желудке, но разрушались при более нейтральном pH тонкого кишечника, высвобождая микроконтейнеры. При контакте с кишечной жидкостью химические компоненты внутри цилиндров полимеризовались, образуя гидрогель, который захватывал окружающие микробы и белковые биомаркеры, подобно мгновенному снимку состояния кишечника.

Устройства, не вызвавшие воспаления или токсичности, были затем хирургически извлечены — шаг, который, по словам учёных, в будущем заменит естественное выведение. Высокопроизводительное секвенирование показало, что захваченная устройствами популяция бактерий близко соответствовала микробиоте кишечника. Исследователи также продемонстрировали, что эти крошечные цилиндры можно активировать в определённом диапазоне pH для доставки биологических препаратов, например инсулина, к клеткам в чашке Петри в присутствии кишечной слизи.

Эта технология может углубить понимание взаимодействий хозяина и микробиома, дать представление о связанном с ними прогрессировании заболеваний ЖКТ и проложить путь к персонализированной терапии кишечника.