Пробиотические бактерии не смогут улучшить наше здоровье, если они не переживут путешествия по кишечнику. Поэтому ученые помогли бактериям. Они оснастили полезные микроорганизмы защитной броней и "рюкзаками" с молекулами, которые могут помочь им в борьбе с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК).
Изображение пробиотических бактерий с "рюкзаками" содержащими наночастицы, способными помочь в борьбе с воспалительными заболеваниями кишечника. Quanyin Hu
В каждом из нас живет огромная экосистема бактерий, вирусов и других микроорганизмов, которые играют ключевую роль в здоровье нашей пищеварительной системы. Но если в этом микробиоме происходят сбои, у человека может возникнуть целый ряд заболеваний, включая болезнь Крона, колит и другие формы ВЗК.
Пробиотики, или полезные бактерии, являются одним из способов профилактики, но при пероральной доставке они могут погибнуть под воздействием желудочного сока, прежде чем попадут в кишечник. Поэтому в предыдущем исследовании ученые из Университета Висконсина-Мэдисона разработали тонкий инкапсулирующий слой, который защищает их достаточно долго, чтобы они успели обосноваться в кишечнике.
В рамках нового проекта команда специалистов пыталась наделить уже защищенных бактерий новыми способностями для борьбы с заболеваниями кишечника. Для этого они снабдили микробов "рюкзаками", содержащими две наночастицы, специально предназначенными для лечения симптомов и причин, вызывающих заболевание. Первая - гиалуроновая кислота, мощное противовоспалительное средство, а вторая - сульфид, нацеленный на реактивные виды кислорода, молекулы которого могут быть разрушительными при высоких концентрациях.
Команда проверила эту концепцию на мышиных моделях с ВЗК. Учёные ввели мышам пробиотический штамм кишечной палочки. Модифицированные бактерии, были покрыты защитной оболочкой и экипированы рюкзаками с наночастицами. Авторы оценивали воздействие на ВЗК с помощью двух показателей - изменения веса и длины толстой кишки, которые уменьшаются по мере прогрессирования заболевания. Грызуны, получавшие полный курс новой терапии, были практически в идеальной форме, в отличие от животных, получавших частичную терапию или не получавших ее вовсе.
Команда говорит, что такое лечение имеет ряд неоспоримых преимуществ. Во-первых, пероральная доставка проста и неинвазивна. Кроме того, эту терапию можно применять на любой стадии заболевания, в отличие от существующих методов лечения, которые направлены на определенные стадии процесса.
"Для нас это самая захватывающая часть эксперимента", - рассказывает Куаньинь Ху, ведущий автор работы. "Мы не хотели ориентироваться на конкретную стадию ВЗК. Мы хотели выбрать наиболее важные факторы, которые способствуют лечению заболевания на любом этапе".
Конечно, в настоящее время, проект находится в стадии доклинических исследований. Ученым предстоит проделать большую работу, прежде чем новая методика найдет применение у людей. Следующие шаги предусматривают тестирование технологии с другими видами пробиотических бактерий и проверку на наличие побочных эффектов.
Схематическая иллюстрация получения защищенных бактерий HPN-NE-EcN и механизм лечения ВЗК.(A) Получение HPN путем самосборки молекулы HA-PPS, инкапсуляции Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) со слоем норэпинефрина (NE) и конъюгации HPN с поверхностью EcN. (B и C) Подготовленный слой HPN-NE-EcN обладает ROS-активностью, окисляя атомы серы в PPS с образованием сульфоксидов, а затем дополнительно окисляясь с образованием сульфонов (i). Кроме того, слой NE, имитирующий белки ножки моллюсков, придает EcN сильную адгезивную способность и увеличивает время удержания EcN в кишечнике (ii), что позволяет усилить эффект бактериотерапии за счет восстановления гомеостаза микробиома кишечника (iii).
Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.
Источник: University of Wisconsin-Madison, Journal Science Advances.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abp8798
https://news.wisc.edu/probiotic-backpacks-show-promise-for-treating-inflammatory-bowel-diseases/
