Gut ausgerüstete darmfreundliche Bakterien versprechen eine Verbesserung der IBD-Behandlungen

Wie Elite-Feuerwehrleute, die sich in die Wildnis begeben, um ein unkontrolliertes Feuer zu bekämpfen, leisten probiotische Bakterien bessere Arbeit bei der Unterdrückung von Darmentzündungen, wenn sie mit der besten Ausrüstung ausgestattet sind.

Eine neue Studie von Forschern der University of Wisconsin-Madison zeigt, wie vielversprechend einige gut ausgerüstete darmfreundliche Bakterien für die Verbesserung der Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen (IBD), einschließlich Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, sind.

Unter der Leitung von Quanyin Hu, einem biomedizinischen Ingenieur und Professor an der UW-Madison School of Pharmacy, baut die Forschung auf einer Technologie auf, die das Team zuvor entwickelt hatte. Diese frühere Technologie umschließt nützliche Bakterien in einer sehr dünnen Schutzhülle, um ihnen zu helfen, einen Angriff von Magensäure und konkurrierenden Mikroben lange genug zu überleben, um sich im Darm von Mäusen anzusiedeln und zu vermehren.

Während die Technologie oral verabreichte Probiotika wirksamer macht, ist IBD eine komplexe Krankheit, die normalerweise mehr als nur aus dem Gleichgewicht geratene mikrobielle Gemeinschaften im Darm betrifft.

IBD ist eine komplizierte Krankheit, und Sie müssen sie aus verschiedenen Blickwinkeln angreifen.“

Quanyin Hu, biomedizinischer Ingenieur und Professor an der UW-Madison School of Pharmacy

Also haben Hu und seine Kollegen spezialisierte Nanopartikel entwickelt, um Moleküle zu neutralisieren, die an CED beteiligt sind. Sie haben auch einen Weg gefunden, diese Nanopartikel-„Rucksäcke“ an nützlichen Bakterien zu befestigen, nachdem sie in die Schutzschicht eingeschlossen wurden.

In Kombination mit den Probiotika selbst könnten diese Nanopartikel-Rucksäcke deutlich verbessern -; und vereinfachen -; IBD-Behandlungen.

Während die eigentlichen Ursachen von CED komplex sind und noch untersucht werden, ist ein Übeltäter die Überproduktion von Molekülen, die als reaktive Sauerstoffspezies bekannt sind. Diese Moleküle sind für bestimmte menschliche Körperfunktionen von entscheidender Bedeutung, aber zu viele von ihnen im Darm können schädliche Entzündungen entlang der Darmschleimhaut anheizen.

Betreten Sie die Nanopartikel-Rucksäcke. Die winzigen Partikel bestehen zum Teil aus Sulfid und zum Teil aus Hyaluronsäure. Die Säure ist stark entzündungshemmend und das Sulfid zielt direkt auf die reaktiven Sauerstoffspezies ab.

An Mäusen durchgeführt, zeigt Hus jüngste Forschung, dass probiotische Bakterien Escherichia coli Nissle 1917, die in einer Schutzhülle eingeschlossen und mit den Nanopartikel-Rucksäcken ausgestattet sind, IBD-Symptome deutlich besser lindern können als ihre Gegenstücke ohne die zusätzliche Ausrüstung. Die Ergebnisse wurden am 11. November in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Die Forscher schätzten die Auswirkungen der Behandlungen auf zwei Arten: durch Messen von Gewichtsänderungen und Änderungen der Dickdarmlänge von Mäusen mit IBD, die die Behandlung erhielten und nicht.

Wie Menschen erfahren Mäuse mit CED häufig einen Gewichtsverlust und eine Verkürzung des Dickdarms, wenn die Krankheit fortschreitet. Hu und seine Kollegen fanden heraus, dass Mäuse, die die vollständige Behandlung erhielten, den geringsten Gewichtsverlust und eine viel geringere Verkürzung des Dickdarms aufwiesen als ihre Gegenstücke, die eine teilweise oder gar keine Behandlung erhielten.

Die derzeitigen Behandlungsoptionen hängen vom Stadium und der Schwere der Erkrankung ab, während Hu und seine Kollegen sagen, dass sie nach einer ganzheitlicheren Behandlung gesucht haben, die in jedem Stadium wirksam sein könnte.

„Das ist für mich der aufregendste Teil dieser Forschung“, sagt Hu. „Wir wollten nicht auf ein bestimmtes IBD-Stadium abzielen. Wir wollten die wichtigsten Faktoren auswählen, die zur Heilung oder Behandlung der Krankheit in welchem ​​Stadium auch immer beitragen.“

Darüber hinaus wird die Behandlung oral verabreicht, was sie zu einer wohlschmeckenden Alternative zu anderen invasiveren Formen der IBD-Behandlung machen könnte, wie z. B. der teilweisen oder vollständigen Entfernung des Dickdarms.

Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, wird es einige Zeit dauern, bis die Behandlungen am Menschen getestet werden.

Als nächstes will Hu testen, ob die Nanopartikel-Rucksäcke gut mit anderen probiotischen Bakterienarten funktionieren, und dokumentieren, ob die Behandlung unerwünschte Nebenwirkungen hat. Die Vereinfachung des Herstellungs- und Befestigungsprozesses der Nano-Rucksäcke wird ebenfalls entscheidend sein, um die Behandlungen klinisch durchführbar zu machen.

Quelle:

Universität von Wisconsin-Madison

Referenz:

Liu, J., et al. (2022) Mukoadhäsive probiotische Rucksäcke mit ROS-Nano-Scavengern verbessern die Bakteriotherapie bei entzündlichen Darmerkrankungen. Wissenschaftliche Fortschritte. doi.org/10.1126/sciadv.abp8798.

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