Genetiškai modifikuota gyva hidrogelio medžiaga palengvina žarnyno žaizdų gijimą

Vien JAV apie 1,6 milijono žmonių šiuo metu serga visą gyvenimą neišgydoma uždegimine žarnyno liga (IBD), įskaitant Krono ligą ir opinį kolitą. ir 70, JAV kasmet diagnozuojama 000 naujų atvejų. IBD sergantys pacientai kenčia nuo skausmo, didelis diskomfortas, ir daugelį kitų simptomų, kuriuos sukelia nuolat atsinaujinantys ir remisuojantys uždegiminiai pažeidimai ląstelių sluoksnyje, išklotame žarnyno spindyje (gleivinėje). Tikslios IBD priežastys vis dar menkai suprantamos, tačiau akivaizdu, kad veikia netinkamai nukreipta imuninė sistema, ir kad tam tikri mūsų žarnyno mikrobų bendruomenės komponentai, žinomas kaip žarnyno mikrobiomas, o aplinkos veiksniai prisideda prie jos griaunamųjų jėgų.

Nors priešuždegiminiai vaistai gali slopinti ūminį uždegimą, o antibiotikai gali kovoti su vietinėmis infekcijomis, kai prasideda IBD epizodai, jų naudojimas taip pat kainuoja. Priešuždegiminiai vaistai gali turėti stiprų šalutinį poveikį, o antibiotikai gali sutrikdyti naudingas mikrobiomos dalis, nuo kurių priklausome daugeliui mūsų organizmo funkcijų. Svarbu, nėra žaizdų gydymo būdų, kuriuos būtų galima taikyti uždegimo pakitimams tiesiai iš žarnos spindžio, kad paspartėtų gijimo procesas ir sumažėtų tų vaistų vartojimas.

Dabar, Harvardo Wyss biologinio įkvėpimo inžinerijos instituto tyrimų grupė, vadovaujama Neelio Joshi, Daktaras, sukūrė gyvos medžiagos metodą, kuris naudoja genetiškai modifikuotų E.coli Nissle žarnyno bakterijų štamą kaip vietinio poveikio probiotikas. Sukurtos bakterijos sukuria nanopluošto tinklą, kuris tiesiogiai jungiasi prie gleivių, kad užpildytų uždegimas, kaip pleistras, apsaugo juos nuo žarnyno mikrobų ir aplinkos veiksnių. Ši probiotikais pagrįsta terapinė strategija apsaugojo peles nuo cheminio agento sukelto kolito poveikio ir skatino gleivinės gijimą. Apie jų išvadas pranešta Gamtos komunikacijos .

„Taikant šį„ gyvos terapijos “metodą, sukūrėme daugiavalentes biomedžiagas, kurias išskiria vietoje sukurtos bakterijos ir kurios vienu metu prisijungia prie daugelio gleivių baltymų - tvirtai prilimpa prie klampaus ir kitaip judančio gleivių sluoksnio, kuris yra sudėtingas dalykas, "sakė Joshi." "Probiotic Associated Therapeutic Curli Hybrid" (PATCH) metodas, kaip mes pavadinome, sukuria biologiškai suderinamą, lipni danga, kuri veikia kaip stabili, savaime atsinaujinantis BAND-AID® ir suteikia biologinių ženklų gleivinės gijimui. "Šiuo metu Joshi yra Wyss instituto pagrindinis fakulteto narys ir Harvardo Paulsono inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokyklos (SEAS) docentas, ir netrukus bus paskirtas profesoriumi Šiaurės rytų universitete Bostone.

Ankstesniame darbe, Joshi grupė parodė, kad savaime atsinaujinantys bakterijų hidrogeliai tvirtai pritvirtinami prie gleivinės paviršių ex vivo, ir, kai per burną skiriama pelėms, atlaikė atšiaurų skrandžio ir plonosios žarnos pH ir virškinimo sąlygas, nepažeidžiant gyvūnų sveikatos. Norėdami juos pagaminti, jo komanda užprogramavo laboratorinę E. coli padermę modifikuoti ir išskirti modifikuotą CsgA baltymą, kuris kaip E. coli „garbanos“ sistemos dalis prie išorinio bakterijų paviršiaus susirenka į ilgus nanopluoštus. „Kad gleivės sukibtų, mes sujungėme CsgA su įvairių žmogaus trefoil faktorių (TFF) gleives surišančiu domenu, baltymai, kurie natūraliai atsiranda žarnyno gleivinėje ir jungiasi prie mucinų, pagrindiniai ten esantys gleivių baltymai. Išskirti sulieti baltymai sudaro vandenį sulaikančią tinklelį, pasižymintį derinamomis hidrogelio savybėmis, “,-sakė bendraautorė Anna Duraj-Thatte, Daktaras, doktorantas, dirbantis su Joshi. „Tai pasirodė paprasta ir tvirta strategija savarankiškai atsinaujinti, gleivių klijų medžiagos, turinčios ilgą buvimo laiką pelės žarnyne “.

Savo naujame tyrime, komanda toliau rėmėsi šiomis išvadomis, pristatydama vieną iš gleivinės prilipusių hidrogelių, pagamintų TFF3, gamybos mašiną į E. coli Nissle padermę, kuri yra normali žarnyno bakterija, galinti klestėti žarnyno ir žarnyno trakto, paveikto IBD, skyriuose. , ir šiuo metu parduodamas daugelyje komercinių probiotikų. „Mes nustatėme, kad naujai sukurtos Nissle bakterijos, vartojant per burną, taip pat gyveno ir gyveno žarnyne, ir kad jų garbanos skaidulos integruotos į žarnyno gleivių sluoksnį, “-sakė pirmasis autorius Pichetas Praveschotinuntas, kas yra abiturientas, kuravęs Joshi.

Kai pelių gaubtinėje žarnoje sukėlėme kolitą, per burną skirdami cheminį dekstrano natrio sulfatą, gyvūnai, kurie buvo gavę PATCH generuojančią E. coli Nissle padermę kasdien suleidžiant į tiesiąją žarną, pradedant trimis dienomis iki cheminio apdorojimo, buvo žymiai greitesnis gijimas ir mažesnis uždegiminis atsakas, dėl to jie prarado daug mažiau svorio ir greičiau atsigavo, palyginti su kontroliniais gyvūnais. Jų gaubtinės žarnos epitelio gleivinė morfologija buvo normalesnė, o infiltruojančių imuninių ląstelių skaičius mažesnis.

Pirmasis autorius Pichet Praveschotinunt

Joshi ir jo komanda mano, kad jų požiūris galėtų būti sukurtas kaip papildoma terapija prieš esamus priešuždegiminius, imunitetą slopinantis, ir antibiotikų terapija, padedanti sumažinti pacientų poveikį vaistams ir galbūt apsaugoti nuo IBD recidyvų.

Šis galingas ir paprastas metodas gali turėti įtakos tūkstančių pacientų, sergančių IBD, gyvenimui, kuriems nėra konkrečios ligos gydymo. Tai taip pat liudija Wyss instituto iniciatyvos „Gyvųjų ląstelių prietaisų“ kūrybiškumą ir viziją, kuria inžinieriai gyvos ląstelės atlieka pagrindines terapines ir diagnostines užduotis mūsų kūne.

Wyss instituto įkūrėjas Donaldas Ingberis, M. D., Daktaras, kuris taip pat yra Judo liaudies kraujagyslių biologijos profesorius HMS, kraujagyslių biologijos programa Bostono vaikų ligoninėje, ir SEAS bioinžinerijos profesorius

• „PENTAX Medical“ surenka 125 USD,
• Priešoperacinė vyresnio amžiaus žmonių reabilitacijos programa duoda geresnių rezultatų