Биогибридные микро-роботы для лечения заболеваний кишечника

Если вы страдаете воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК), таблетка, полная крошечных роботов из водорослей, может быть именно тем, что вам нужно. Уже было показано, что биогибридные микро-роботы уменьшают симптомы и способствуют выздоровлению лабораторных мышей, страдающих ВЗК.

Итак, прежде всего, что такое воспалительное заболевание кишечника?

На самом деле это общий термин для двух аутоиммунных заболеваний пищеварительного тракта, а именно болезни Крона и язвенного колита. Хотя точная причина этих нарушений до сих пор до конца не выяснена, считается, что они возникают, когда иммунная система организма неправильно реагирует на присутствие вторгающихся вирусов или бактерий.

Эта ошибочная реакция заставляет иммунные клетки, известные как макрофаги, производить чрезмерные уровни белков, вызывающих воспаление, называемых провоспалительными цитокинами – это происходит в толстой кишке. Затем эти цитокины разворачиваются и связываются с рецепторами макрофагов, заставляя их производить еще больше цитокинов.

В результате возникает порочный круг, в котором воспаление толстой кишки сохраняется на неопределенный срок, вызывая постоянные симптомы, такие как диарея, ректальное кровотечение, боли в животе, усталость и потеря веса. Роботы-водоросли созданы, чтобы разорвать этот порочный круг.

Созданные учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего, каждый из микроскопических ботов имеет форму отдельной живой клетки зеленой водоросли, покрытой наночастицами из биоразлагаемого полимера. Каждая из этих наночастиц, в свою очередь, покрыта клеточными мембранами макрофагов.

Пациенты должны будут начать с проглатывания капсулы, полной микро-роботов, суспендированных в жидкости-носителе. Благодаря своему составу оболочка капсулы остается неповрежденной в желудке и не растворяется до тех пор, пока не достигнет нейтрального pH толстой кишки. Как только это произойдет, крошечные боты будут выпущены.

Клетки водорослей/роботы продолжают плавать по толстой кишке, тщательно распределяясь по всему органу. Цитокины в толстой кишке затем связываются с наночастицами роботов. Это происходит потому, что цитокины принимают частицы за макрофаги из-за того, что они покрывают мембраны макрофагов.

Однако, поскольку наночастицы не являются макрофагами, они не стимулируют выработку большего количества цитокинов. В результате популяция цитокинов в толстой кишке постепенно «израсходуется» наночастицами, тем самым уменьшая воспаление и позволяя поврежденным тканям зажить.

При тестировании на мышах, страдающих воспалительным заболеванием кишечника, было обнаружено, что микро-роботы уменьшают ректальное кровотечение, улучшают консистенцию стула, обращают вспять потерю веса и уменьшают воспаление толстой кишки. Более того, у грызунов не было выявлено никаких побочных эффектов. Сейчас планируются клинические испытания на людях.

«Прелесть этого подхода в том, что он не требует применения лекарств», — сказал профессор Лянфан Чжан, который руководил исследованием вместе с профессором Джозефом Вангом. «Мы просто используем естественную клеточную мембрану для поглощения и нейтрализации провоспалительных цитокинов».

Статья о текущем исследовании была недавно опубликована в журнале Science Robotics.