Датчик со светящимися бактериями поможет обнаружить кровотечение в кишечнике

Американские исследователи создали глотаемый датчик, который в реальном времени отслеживает наличие крови в кишечнике и передает данные на смартфон. В его основе лежат генетически модифицированные бактерии, которые люминесцируют в присутствии искомых веществ, а также фотодетектор, регистрирующий это излучение и передающий данные на антенну, рассказывают разработчики в журнале Science.

Изучение состояния кишечника позволяет на ранней стадии выявить как его заболевания, такие как рак кишечника, так и заболевания других частей желудочно-кишечного тракта. Например, таким образом можно изучать усвоение еды человеком. Но обычно эти исследования проводятся с помощью эндоскопа, который приносит заметные неудобства пациенту, а также может влиять на собираемые данные и плохо подходит для продолжительных по времени исследований.

Исследователи под руководством Тимоти Лу (Timothy Lu) из Массачусетского технологического института создали компактный глотаемый датчик, способный определять наличие определенных веществ в кишечнике и в реальном времени передавать собираемые данные. Интересно, что разработчики использовали гибридную систему, в которой датчик веществ состоит как из электроники, так и из специальных бактерий. Для этого они модифицировали бактерию кишечной палочки, создав в ней синтетическую биологическую схему. Она люминесцирует в ответ на присутствие гема, который выступает в качестве маркера кровотечения в кишечнике. Эти бактерии располагаются в небольшой камере, изолированной с помощью полупроницаемой мембраны, возле которой установлены фотодетекторы.

После того, как капсула с датчиком оказывается в среде с веществом-маркером, оно проникает в камеру с бактериями, а излучаемый ими свет регистрируется датчиками. После этого показания датчиков передаются для анализа на внешнее устройство, например, смартфон или компьютер.

Исследователи протестировали прототип устройства на мышах, вызвав у них внутрикишечное кровотечение. Датчик смог определить 18-кратное увеличение светимости бактерий по сравнению с контрольной группой мышей. Кроме того датчик протестировали на свиньях, предварительно введя в их пищеварительный тракт кровь. В этих условиях датчик также смог определить многократное увеличение светимости бактерий.

Недавно австралийские исследователи испытали на людях похожий датчик веществ в кишечнике. Он использует датчик газа и теплопроводности для измерения концентрации углекислого газа, водорода и кислорода. Во время испытаний разработчики смогли обнаружить различия в принимаемой людьми пище по концентрации газов.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Блокатор образования липопротеина (а) прошел первую фазу исследований на людях

Мувалаплин стал первым кандидатом в пероральные лекарства от дислипидемии (а)

Австралийские и американские врачи опубликовали результаты первой фазы исследования мувалаплина — соединения, блокирующего формирование липопротеина (а) и предназначенного для перорального приема. В двухнедельном эксперименте с участием 105 здоровых добровольцев мувалаплин снизил уровень атерогенного липопротеина в три раза и не вызвал серьезных побочных эффектов. Мувалаплин стал первым кандидатом в лекарства с подобным механизмом действия, прошедшим исследование первой фазы. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of American Medical Association. Липопротеины (а) — это комплексы белков и липидов, циркулирующие в крови человека и транспортирующие холестерин. Их функция неизвестна, а концентрация на два порядка ниже, чем у более известной и похожей по строению транспортной формы холестерина — липопротеинов низкой плотности. Но, несмотря на низкую концентрацию в плазме крови, частицы липопротеинов (а) вносят заметный вклад в атеросклероз сосудов и кальциноз сердечных клапанов, поскольку легко проникают в стенку сосудов и несут в себе окисленные формы липидов. Уровень липопротеинов (а) повышен примерно у каждого восьмого взрослого жителя России, а вместе с ним повышен и риск сердечно-сосудистых заболеваний. В отличие от липопротеинов низкой плотности, количество липопротеинов (а) в крови мало зависит от образа жизни, а определяется в первую очередь экспрессией гена аполипопротеина (а) — одного из белковых компонентов липопротеина. Основные пероральные холестеринснижающие препараты, используемые сейчас в клинической практике (например, статины), не влияют на уровень липопротеина (а). Инъекционные препараты на основе моноклональных антител, усиливающих захват липопротеинов клетками, слабо снижают уровень липопротеина (а) и не могут применяться при изолированной гиперлипопротеинемии (а), и сейчас основной метод лечения таких пациентов — это аферез липопротеинов (а). В разработке находятся препараты, блокирующие экспрессию гена аполипопротеина (а), но лекарства на основе антисмысловых олигонуклеотидов и интерферирующих РНК потребуют инъекционного введения, что неудобно для пациентов, которым требуется пожизненная терапия. Врачи из Австралии и США под руководством Стивена Николса (Stephen J. Nicholls) из австралийского Университета Монаша провели одноцентровое исследование первой фазы по оценке безопасности перорального препарата мувалаплина (его исследованием и продвижением занимается американская фармацевтическая компания Eli Lilly, она же спонсировала исследование). Это соединение блокирует участок молекулы аполипопротеина (а), служащий для связывания с белком аполипопротеином B100 и для сборки частицы. В ходе исследования врачи проанализировали данные от 105 здоровых добровольцев из Нидерландов в возрасте 18-69 лет. 52 человека — получили от врачей одну дозу плацебо или мувалаплина в дозе от одного до восьмисот миллиграмм. Таким образом ученые получили сведения, как потенциальное лекарство распределяется и метаболизируется в организме людей. Обнаружив, что низкие дозы не дают необходимой концентрации или длительности действия средства, врачи приступили ко второй части. В ходе нее врачи набрали 53 добровольца, имеющих повышенный уровень липопротеина (а) в плазме крови (более 30 миллиграммов на децилитр, или 72 наномоль на литр), и давали испытуемым мувалаплин в дозе в дозе 30-800 миллиграмм в сутки в течение 14 дней. Параллельно врачи следили за изменениями в анализах крови, фокусируясь в первую очередь на уровнях липидов плазмы крови и активности белков острой фазы. Уровень липопротеина (а) в крови снижался уже на второй день приема, а к концу курса снижение достигало 65 процентов в сравнении с плацебо. Серьезные нежелательные явления не были зарегистрированы в процессе исследования, хотя было обнаружено небольшое снижение уровня плазминогена в крови, которое могло быть вызвано неселективным действием мувалаплина из-за сходства аполипопротеина (а) с плазминогеном. Результат исследования первой фазы делает мувалаплин первым соединением, созданным для снижения уровня липопротеина (а), прошедшим исследование первой фазы и не требующим внутривенного или подкожного введения. Будущие наблюдения в течение более длительного времени на группах людей с нарушениями липидного обмена позволят точнее сказать, есть ли будущее у пероральной терапии дислипидемии (а). Исследование второй фазы уже стартовало, его результаты появятся, вероятно, в 2024 году. Нарушения липидного обмена — это не только история про атеросклероз. Иногда они имеют неожиданные проявления — вроде отложения бета-амилоида в мозгу или скорой смерти самок осьминогов после спаривания.