Okos segítség az IBD diagnózisában és monitorozásában

A Nature augusztus 15-én közölte az MIT és a Boston University kutatóinak cikkét, amelyben egy olyan áfonya méretű okostablettáról számolnak be, amely valós időben képes tájékoztatást adni a béltraktus egy pontjain mérhető biomarkerek mennyiségéről. A Science 2018-ban már közölt egy hasonló cikket, a mostani fejlesztés azonban hatszor kisebb, mint elődje, ellenáll az emésztésnek, és elsősorban a nitrogén-monoxid és a hidrogén-szulfid melléktermékeinek detektálására szolgál - ezek a gyulladásos bélbetegségek fontos jelei, mediátorai. A bélbetegségek jelenlegi diagnosztikus technológiai módszerei egyrészt invazívak (kolonoszkópia vagy egyéb endoszkópos beavatkozások), másrészt nem képesek a molekuláris biomarkerek valós időben történő jelentésére. Ez utóbbi a nagyobb gond, mivel számos biomarker rövid életű, gyorsan bomló vegyület, ami azt jelenti, hogy eltűnnek, mielőtt a jelenlegi módszerekkel érzékelni lehetne jelenlétüket.

A sertés modellszervezeteken már sikeresen kipróbált új “okostabletta” különlegesen megtervezett élő baktériumokból, elektronikából és egy igen apró elemből áll. Működési elve igen röviden a következő: amikor a baktériumok érzékelnek egy számukra érdekes molekulát, fényt bocsátanak ki (a baktériumokat önmagukban is sikeresen tesztelték in vitro és egerekben is). A tabletta elektronikája ezt követően ezt a fényt vezeték nélküli jellé alakítja át, amely a bélben való utazás közben valós időben továbbítható a testen keresztül egy okostelefonra vagy más számítógépre.

"Az emberi bélrendszer belső működése még mindig a tudomány egyik jórészt ismeretlen területe. Új tablettánk rengeteg információt tárhat fel a szervezet működéséről, a környezettel való kapcsolatáról, valamint a betegségek és a terápiás beavatkozások hatásairól" - nyilatkozta Timothy Lu, az MIT biotechnológiai docense, a Nature-ben ismertetett cikk vezető szerzője.

A világon körülbelül hétmillió ember szenved valamilyen gyulladásos bélbetegségben (IBD; inflammatory bowel disease), köztük például Crohn-betegségben vagy colitis ulcerosában. 

Az IBD-k monitorozásának egyik legnagyobb kihívást jelentő aspektusa a klinikai fellángolások előrejelzése, amelyek ezeknél a betegeknél gyakran előfordulnak, és amelyek a gyógyszeres kezelést alapvetően meghatározzák. Jelenleg nem rendelkezünk olyan robusztus biomarkerekkel, amelyek előre jeleznék a közelgő fellángolást, ezért a betegek gyakran súlyos tüneteket tapasztalnak, amelyek megfelelő kezeléséhez kórházi kezelésre van szükség. Ez a diagnosztikai rendszer változásokat hozhat az IBD-k kezelésében a korai diagnózis, a betegség fellángolásának megállítása és a terápiás terv optimalizálása szempontjából egyaránt.

A Nature-ben megjelent tanulmányban a kutatók kimutatták, hogy az okos tabletta képes kimutatni a nitrogén-oxidot, egy rövid életű molekulát, amely számos IBD-vel összefüggésbe hozható. Fontos, hogy a szenzorok a nitrogén-oxid különböző koncentrációit is érzékelni tudták, ami lehetővé teszi, hogy különbséget lehessen tenni a normális állapot és a betegség között. Ez már csak azért is fontos, mert a biomarkerek szintje nagymértékben eltér az egyes betegek között.

A kutatócsoport szerint az okostablettát más kulcsfontosságú biomarkerek kimutatására is módosítani lehet, ami segíthet a bélmikrobiom működésének jobb megértésében.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Smart pill could be game changer in diagnosis, treatment of bowel diseases

Sub-1.4 cm3 capsule for detecting labile inflammatory biomarkers in situ

Irodalmi hivatkozás:

M. E. Inda-Webb et al, Sub-1.4 cm3 capsule for detecting labile inflammatory biomarkers in situ, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06369-x