Si bien los medicamentos antiinflamatorios pueden amortiguar la inflamación aguda y los antibióticos pueden combatir las infecciones locales cuando los episodios de EII estallan, su uso también tiene un costo. Los medicamentos antiinflamatorios pueden tener efectos secundarios graves y los antibióticos pueden alterar las partes beneficiosas del microbioma de las que dependemos para muchas de las funciones de nuestro cuerpo. En tono rimbombante, No existen tratamientos para heridas disponibles que puedan aplicarse a las lesiones inflamadas directamente desde el interior de la luz intestinal para acelerar el proceso de curación y minimizar el uso de esos medicamentos.
Ahora, un equipo de investigación del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de Harvard dirigido por Neel Joshi, Doctor., ha desarrollado un enfoque de material vivo que utiliza una cepa de bacterias intestinales E. coli Nissle modificadas genéticamente como probiótico de acción local. Las bacterias diseñadas producen una red de nanofibras que se adhieren directamente al moco para llenar las áreas inflamadas como un parche. protegiéndolos de los microbios intestinales y los factores ambientales. Esta estrategia terapéutica basada en probióticos protegió a los ratones contra los efectos de la colitis inducida por un agente químico y promovió la curación de la mucosa. Sus hallazgos se informan en Comunicaciones de la naturaleza .
"Con este enfoque de 'terapéutica viva', Creamos biomateriales multivalentes que son secretados por bacterias diseñadas residentes en el sitio y se adhieren a muchas proteínas de moco a la vez, adhiriéndose firmemente a la capa de moco viscosa y en movimiento, que es algo desafiante de hacer, ", dijo Joshi." El enfoque 'Híbridos de curli terapéuticos asociados a probióticos' (PATCH), como lo llamamos, crea un biocompatible, revestimiento mucoadhesivo que funciona como un BAND-AID® auto-regenerante y proporciona señales biológicas para la curación de la mucosa ". Joshi actualmente es miembro de la Facultad Central del Instituto Wyss y Profesor Asociado en la Escuela Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard, y en breve será nombrado profesor de la Northeastern University de Boston.
En trabajos anteriores, El grupo de Joshi ha demostrado que los hidrogeles bacterianos autoregeneradores firmemente adheridos a las superficies mucosas ex vivo, y, cuando se administra por vía oral a ratones, resistió el duro pH y las condiciones digestivas del estómago y el intestino delgado sin afectar la salud de los animales. Para fabricarlos, su equipo programó una cepa de E. coli de laboratorio para sintetizar y secretar una proteína CsgA modificada, que como parte del sistema "curli" de E. coli se ensambla en largas nanofibras en la superficie exterior de la bacteria. "Para permitir la adhesión del moco, fusionamos CsgA con el dominio de unión al moco de diferentes factores de trébol humano (TFF), proteínas que se encuentran naturalmente en la mucosa intestinal y se unen a las mucinas, las principales proteínas mucosas presentes allí. Las proteínas de fusión secretadas forman una malla de almacenamiento de agua con propiedades de hidrogel sintonizables, "dijo la coautora Anna Duraj-Thatte, Doctor., un becario postdoctoral que trabaja con Joshi. "Esto resultó ser una estrategia simple y sólida para producir autorrenovación, materiales mucoadhesivos con tiempos de residencia prolongados en el tracto intestinal del ratón ".
En su nuevo estudio, El equipo se basó en estos hallazgos al introducir la maquinaria para producir uno de los hidrogeles mucoadhesivos basados en TFF3 en una cepa de E. coli Nissle que es una bacteria intestinal normal que puede prosperar en las secciones de colon y ciego del tracto intestinal afectadas por la EII. , y actualmente se vende en muchas formulaciones probióticas comerciales. "Descubrimos que la bacteria Nissle recientemente diseñada, cuando se administra por vía oral, también poblado y residido en el tracto intestinal, y que sus fibras de curli se integraron con la capa de moco intestinal, "dijo el primer autor Pichet Praveschotinunt, quien es un estudiante de posgrado guiado por Joshi.
Cuando indujimos colitis en el colon de ratones mediante la administración oral del químico dextrano sulfato de sodio, animales que habían recibido la cepa E. coli Nissle generadora de PATCH por administración rectal diaria comenzando tres días antes del tratamiento químico, tuvo una curación significativamente más rápida y respuestas inflamatorias más bajas, lo que hizo que perdieran mucho menos peso y se recuperaran más rápido en comparación con los animales de control. Su mucosa epitelial del colon mostró una morfología más normal y un menor número de células inmunes infiltrantes.
Pichet Praveschotinunt, primer autor
Joshi y su equipo creen que su enfoque podría desarrollarse como una terapia complementaria a los antiinflamatorios existentes, inmunosupresor, y terapias con antibióticos para ayudar a minimizar la exposición de los pacientes a los medicamentos y, potencialmente, brindar protección contra las recaídas de la EII.
Este enfoque simple y poderoso podría tener un impacto potencial en la vida de miles de pacientes con EII para quienes no existe una cura específica para la enfermedad disponible. También es un testimonio de la creatividad y la visión de la iniciativa "Dispositivos celulares vivos" del Instituto Wyss, que diseña células vivas para realizar tareas terapéuticas y de diagnóstico clave en nuestros cuerpos.
El director fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MARYLAND., Doctor., quien también es el profesor Judah Folkman de Biología Vascular en HMS, el Programa de Biología Vascular del Boston Children's Hospital, y profesor de Bioingeniería en SEAS
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