Генетически модифицированный живой гидрогелевый материал способствует заживлению кишечных ран.

Около 1,6 миллиона человек только в США в настоящее время страдают неизлечимым воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК) на протяжении всей жизни, включая болезнь Крона и язвенный колит. и 70, Каждый год в США диагностируется 000 новых случаев. Пациенты с ВЗК страдают от боли, сильный дискомфорт, и многие другие симптомы, вызванные постоянно рецидивирующими и перемежающимися воспалительными поражениями в слое клеток, выстилающих просвет кишечника (слизистую оболочку). Точные причины ВЗК до сих пор плохо изучены. но ясно, что работает неправильно направленная иммунная система, и что определенные компоненты микробного сообщества в нашем кишечнике, известный как микробиом кишечника, и факторы окружающей среды вносят свой вклад в его разрушительные силы.

Хотя противовоспалительные препараты могут ослабить острое воспаление, а антибиотики могут бороться с местными инфекциями при обострении эпизодов ВЗК, их использование также требует затрат. Противовоспалительные препараты могут иметь серьезные побочные эффекты, а антибиотики могут нарушить работу полезных частей микробиома, от которых зависят многие функции нашего организма. Важно отметить, что не существует доступных средств лечения ран, которые можно было бы применить к воспаленным поражениям непосредственно из просвета кишечника, чтобы ускорить процесс заживления и свести к минимуму использование этих препаратов.

Теперь, исследовательская группа из Гарвардского института биологической инженерии Висса под руководством Нила Джоши, Кандидат наук., разработал подход к живому материалу, который использует штамм генно-инженерных кишечных бактерий E.coli Nissle в качестве пробиотика местного действия. Сконструированные бактерии производят сеть нановолокон, которые напрямую связываются со слизью и заполняют воспаленные участки, такие как пластырь. защищая их от кишечных микробов и факторов окружающей среды. Эта основанная на пробиотиках терапевтическая стратегия защищала мышей от эффектов колита, вызванного химическим агентом, и способствовала заживлению слизистой оболочки. Их выводы представлены в Nature Communications .

"Благодаря такому подходу" живой терапии " мы создали поливалентные биоматериалы, которые секретируются резидентными инженерными бактериями на месте и прикрепляются ко многим белкам слизи одновременно, прочно прилипая к вязкому и движущемуся слою слизи, что сложно сделать, - сказал Джоши. - Подход «Терапевтические гибриды курли, ассоциированные с пробиотиками» (PATCH), как мы это назвали, создает биосовместимый, мукоадгезивное покрытие, которое функционирует как стабильное, самовосстанавливающийся BAND-AID® и обеспечивает биологические сигналы для заживления слизистой оболочки ». В настоящее время Джоши является членом основного преподавателя Института Висса и доцентом Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Полсона (SEAS), и вскоре будет назначен профессором Северо-Восточного университета в Бостоне.

В предыдущей работе Группа Джоши продемонстрировала, что самовосстанавливающиеся бактериальные гидрогели прочно прикрепляются к поверхностям слизистой оболочки ex vivo, а также, при пероральном введении мышам, выдерживает суровые pH и условия пищеварения желудка и тонкого кишечника, не влияя на здоровье животных. Чтобы изготовить их, его команда запрограммировала лабораторный штамм E. coli синтезировать и секретировать модифицированный белок CsgA, которые как часть системы "curli" E. coli собираются в длинные нановолокна на внешней поверхности бактерий. "Чтобы слизь прилипала, мы слили CsgA со слизистым доменом различных факторов трилистника человека (TFF), белки, которые естественным образом встречаются в слизистой оболочке кишечника и связываются с муцинами, присутствуют основные белки слизи. Секретируемые гибридные белки образуют водонакопительную сетку с настраиваемыми свойствами гидрогеля. "сказала соавтор Анна Дурадж-Тэтте, Кандидат наук., научный сотрудник, работающий с Джоши. "Это оказалось простой и надежной стратегией для самообновления, мукоадгезивные материалы с длительным временем пребывания в кишечном тракте мышей ».

В своем новом исследовании команда далее основывалась на этих открытиях, внедряя оборудование для производства одного из мукоадгезивных гидрогелей на основе TFF3 в штамм E. coli Nissle, который является нормальной кишечной бактерией, которая может процветать в отделах толстой и слепой кишки кишечного тракта, пораженных ВЗК. , и в настоящее время продается во многих коммерческих пробиотических составах. "Мы обнаружили, что недавно созданные бактерии Nissle, при пероральном приеме также населяли и проживали в кишечном тракте, и что их локоны интегрированы со слоем кишечной слизи, "сказал первый автор Pichet Praveschotinunt, который является аспирантом, наставником которого является Джоши.

<цитата>

Когда мы вызвали колит в толстой кишке мышей пероральным введением химического вещества декстран сульфат натрия, животные, которые получали штамм E. coli Nissle, генерирующий PATCH, путем ежедневного ректального введения, начиная с трех дней до химической обработки, значительно более быстрое заживление и более низкие воспалительные реакции, из-за чего они теряли гораздо меньше веса и быстрее восстанавливались по сравнению с контрольными животными. Их слизистая оболочка эпителия толстой кишки имела более нормальную морфологию и меньшее количество инфильтрирующих иммунных клеток.

Первый автор Пише Правешотинунт

Джоши и его команда думают, что их подход может быть разработан в качестве сопутствующей терапии существующим противовоспалительным препаратам. иммунодепрессант, и лечение антибиотиками, чтобы помочь свести к минимуму воздействие лекарств на пациентов и потенциально обеспечить защиту от рецидивов ВЗК.

<цитата>

Этот мощный и простой подход может потенциально повлиять на жизнь тысяч пациентов с ВЗК, для которых не существует лекарств от конкретного заболевания. Это также свидетельство творчества и видения инициативы «Живые клеточные устройства» Института Висса, которая разрабатывает живые клетки для выполнения ключевых терапевтических и диагностических задач в нашем организме.

Директор-основатель Wyss Institute Дональд Ингбер, Доктор медицины, Кандидат наук., который также является профессором сосудистой биологии Джуды Фолкмана в HMS, Программа сосудистой биологии в Бостонской детской больнице, и профессор биоинженерии SEAS

• PENTAX Medical собирает 125 долларов,
• Программа предоперационной реабилитации для пожилых людей приводит к лучшим результатам