Alors que les médicaments anti-inflammatoires peuvent atténuer l'inflammation aiguë et que les antibiotiques peuvent combattre les infections locales lorsque les épisodes de MII éclatent, leur utilisation a également un coût. Les anti-inflammatoires peuvent avoir des effets secondaires graves et les antibiotiques peuvent perturber les parties bénéfiques du microbiome dont nous dépendons pour de nombreuses fonctions de notre corps. Surtout, il n'existe aucun traitement des plaies disponible qui pourrait être appliqué aux lésions enflammées directement à l'intérieur de la lumière intestinale afin d'accélérer le processus de guérison et de minimiser l'utilisation de ces médicaments.
Maintenant, une équipe de recherche du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard dirigée par Neel Joshi, Doctorat., a développé une approche de matériel vivant qui utilise une souche de bactéries intestinales E. coli Nissle génétiquement modifiées comme probiotique à action locale. Les bactéries modifiées produisent un réseau de nanofibres qui se lie directement au mucus pour remplir les zones enflammées comme un patch, les protégeant des microbes intestinaux et des facteurs environnementaux. Cette stratégie thérapeutique à base de probiotiques a protégé les souris contre les effets de la colite induite par un agent chimique et favorisé la cicatrisation des muqueuses. Leurs conclusions sont rapportées dans Communication Nature .
"Avec cette approche de 'thérapie vivante', nous avons créé des biomatériaux polyvalents qui sont sécrétés par des bactéries modifiées résidentes sur place et se fixent à de nombreuses protéines de mucus à la fois - adhérant fermement à la couche de mucus visqueuse et autrement en mouvement, ce qui est une chose difficile à faire, " a déclaré Joshi. " L'approche " Probiotic Associated Therapeutic Curli Hybrids " (PATCH), comme nous l'avons nommé, crée un biocompatible, revêtement mucoadhésif qui fonctionne comme un stable, BAND-AID® auto-régénérant et fournit des indices biologiques pour la guérison des muqueuses. » Joshi est actuellement membre du corps professoral du Wyss Institute et professeur agrégé à la Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de Harvard, et sera bientôt nommé professeur à la Northeastern University de Boston.
Dans des travaux antérieurs, Le groupe de Joshi a démontré que les hydrogels bactériens auto-régénérants fermement attachés aux surfaces muqueuses ex vivo, et, lorsqu'il est administré par voie orale à des souris, a résisté au pH sévère et aux conditions digestives de l'estomac et de l'intestin grêle sans affecter la santé des animaux. Pour les fabriquer, son équipe a programmé une souche d'E. coli de laboratoire pour synthétiser et sécréter une protéine CsgA modifiée, qui, dans le cadre du système "curli" d'E. coli, s'assemble en longues nanofibres à la surface externe de la bactérie. "Pour permettre l'adhésion du mucus, nous avons fusionné CsgA au domaine de liaison au mucus de différents facteurs de trèfle humain (TFF), des protéines naturellement présentes dans la muqueuse intestinale et se liant aux mucines, les principales protéines du mucus qui y sont présentes. Les protéines de fusion sécrétées forment un maillage de stockage d'eau avec des propriétés d'hydrogel accordables, " a déclaré la co-auteur Anna Duraj-Thatte, Doctorat., un stagiaire postdoctoral travaillant avec Joshi. « Cela s'est avéré être une stratégie simple et robuste pour produire des produits auto-renouvelables, matériaux mucoadhésifs avec de longs temps de séjour dans le tractus intestinal de la souris."
Dans leur nouvelle étude, l'équipe s'est ensuite appuyée sur ces découvertes en introduisant la machinerie pour produire l'un des hydrogels mucoadhésifs à base de TFF3 dans une souche d'E. coli Nissle qui est une bactérie intestinale normale qui peut prospérer dans les sections du côlon et du caecum du tractus intestinal affectées par les MICI , et est actuellement vendu dans de nombreuses formulations commerciales de probiotiques. "Nous avons découvert que la nouvelle bactérie Nissle, lorsqu'il est administré par voie orale, également peuplé et résidé dans le tractus intestinal, et que leurs fibres curli intégrées à la couche de mucus intestinal, " a déclaré le premier auteur Pichet Praveschotinunt, qui est un étudiant diplômé encadré par Joshi.
Lorsque nous avons induit une colite dans le côlon de souris en administrant par voie orale le sulfate de sodium de dextrane chimique, les animaux ayant reçu la souche E. coli Nissle génératrice de PATCH par administration rectale quotidienne commençant trois jours avant le traitement chimique, avaient une guérison significativement plus rapide et des réponses inflammatoires plus faibles, ce qui leur a fait perdre beaucoup moins de poids et récupérer plus rapidement que les animaux témoins. Leur muqueuse épithéliale du côlon présentait une morphologie plus normale et un nombre plus faible de cellules immunitaires infiltrantes.
Premier auteur Pichet Praveschotinunt
Joshi et son équipe pensent que leur approche pourrait être développée comme thérapie d'accompagnement aux anti-inflammatoires existants, immunosuppresseur, et des thérapies antibiotiques pour aider à minimiser l'exposition des patients aux médicaments et fournir potentiellement une protection contre les rechutes des MII.
Cette approche puissante et simple pourrait potentiellement avoir un impact sur la vie de milliers de patients atteints de MII pour lesquels il n'existe aucun traitement curatif spécifique à la maladie. C'est également un témoignage de la créativité et de la vision de l'initiative "Living Cellular Devices" du Wyss Institute, qui conçoit des cellules vivantes pour effectuer des tâches thérapeutiques et diagnostiques clés dans notre corps.
Le directeur fondateur du Wyss Institute, Donald Ingber, MARYLAND., Doctorat., qui est également le professeur Judah Folkman de biologie vasculaire au HMS, le programme de biologie vasculaire du Boston Children's Hospital, et professeur de bio-ingénierie à SEAS
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