Miliony ludzi chorują na raka jelita grubego lub nieswoiste zapalenia jelit, w tym zapalenie okrężnicy, które mogą powodować krwawienie, biegunkę i skurcze. Złotym standardem diagnostycznym jest kolonoskopia z użyciem endoskopu, urządzenia z kamerą na końcu długiego przewodu wprowadzanego do jelita grubego. Choć kolonoskopia jest uważana za najlepszy sposób badania jelita, wiele osób unika tego zabiegu ze względu na inwazyjność i konieczność wcześniejszego przygotowania.

Metodę, która mogłaby być alternatywą dla kolonoskopii opracowali chińscy naukowcy z Zhejiang University of Technology oraz East China University of Science and Technology. Chodzi o wykorzystanie bakterii wykrywających biomarkery choroby, takie jak hem – składnik czerwonych krwinek, którego obecność sugeruje krwawienie z jelit.

Wcześniej naukowcy opracowali bakterie wykrywające hem, które świecą w obecności krwi, ale trudno je było wyodrębnić z kału. Dlatego autorzy omawianego badania zamknęli bakterie wykrywające hem i cząsteczki magnetyczne w kulkach z alginianu sodu, środka zagęszczającego stosowanego w żywności.

Tak uzyskane maleńkie hydrożelowe mikrosfery można łatwo usunąć z kału za pomocą magnesu po ich przejściu przez przewód pokarmowy. Wstępne testy wykazały, że hydrożel chronił bakterie przed symulowanymi płynami trawiennymi, ale jednocześnie pozwalał hemowi na interakcję z bakteryjnym czujnikiem, powodując jego świecenie.

Naukowcy doustnie podali mikrosfery myszom z modelem zapalenia jelita grubego, reprezentującym poziomy od braku aktywności do ciężkich stadiów choroby. Po przemieszczeniu mikrosfer przez układ pokarmowy zwierząt, naukowcy wyjęli czujniki z kału za pomocą magnesu. Oczyszczanie mikrosfer i analiza sygnału zajęła około 25 minut.

W miarę postępu choroby intensywność światła emitowanego przez bakteryjny czujnik wzrastała, co wskazywało na większą ilość hemu u myszy z bardziej zaawansowanym zapaleniem jelita grubego. Oceny zdrowych myszy wykazały, że mikrosfery były biozgodne i bezpieczne. Autorzy twierdzą, że bakterie można zaadaptować do wykrywania innych chorób jelit

„Ta technologia stanowi nowy paradygmat szybkiego i nieinwazyjnego wykrywania chorób przewodu pokarmowego” – podkreślił Ying Zhou, współautor badania (DOI:10.1021/acssensors.5c01813).

Chociaż bakteryjny czujnik wciąż wymaga przetestowania na ludziach, jego twórcy uważają, że ich metoda enkapsulacji czujników bakteryjnych mogłaby diagnozować choroby układu pokarmowego oraz monitorować leczenie i postęp choroby.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/