Stärkung der mukosalen Heilung mit nachgebautem probiotische

Über 1,6 Millionen Menschen allein in den USA haben derzeit lebenslangen und unheilbaren Entzündlichen Darmerkrankungen (IBD), einschließlich Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, und 70.000 neue Fälle diagnostiziert, in den USA jedes Jahr. IBD-Patienten leiden unter Schmerzen, extremen Beschwerden, und viele andere Symptome, verursacht durch die ständig wiederkehrenden und remittierender entzündliche Läsionen in der Schicht von Zellen, die Linien der Darm-lumen (Mukosa). Die genauen Ursachen für IBD sind noch wenig verstanden, aber es ist klar, dass eine fehlgeleitete Immunsystem bei der Arbeit ist, und dass bestimmte Komponenten der mikrobiellen Lebensgemeinschaft in unserem Darm, bekannt als der Darm-mikrobiom-und Umwelt-Faktoren, die dazu beitragen, um seine zerstörerischen Kräfte.

Während anti-entzündliche Medikamente können zu dämpfen akute Entzündungen und Antibiotika zu kämpfen, lokale Infektionen bei CED-Episoden aufflammen, Ihr Einsatz kommt zu einem Preis. Anti-entzündliche Medikamente können schwere Nebenwirkungen und Antibiotika stören die nützlichen Teile der mikrobiom, auf die wir angewiesen sind für viele unserer Körperfunktionen. Wichtig ist, es gibt keine Wunde Behandlungen zur Verfügung, die angewandt werden könnten, um die entzündeten Läsionen direkt im darmlumen, um zu beschleunigen den Heilungsprozess und minimieren Sie die Verwendung dieser Medikamente.

Jetzt ist einem Forscherteam an der Harvard Wyss Institut für Biologisch Inspirierte Engineering der Leitung von Neel Joshi, Ph. D., entwickelt ein lebendiges material Ansatz verwendet, die eine Belastung der gentechnisch veränderte E. coli Nissle Darmbakterien als lokal wirkende probiotische. Die veränderte Bakterien produzieren ein Netzwerk von Nanofasern, die direkt bindet, um Schleim zu füllen, entzündete Bereiche, wie ein patch, Abschirmung Sie von der Darm-Mikroben und Umweltfaktoren. Dieser probiotische-basierte therapeutische Strategie geschützt Mäuse gegen die Auswirkungen der Kolitis, die durch ein chemisches Mittel und gefördert mukosalen Heilung. Ihre Ergebnisse berichten Sie in „Nature Communications“.

„Mit dieser“ lebende Therapeutika „- Ansatz, haben wir multivalenten Biomaterialien, die Sekretion von resident veränderte Bakterien on-site und legen Sie viele Schleim-Proteine zu einer Zeit—fest haftenden, um die viskosen und anderweitig bewegt Schleim-Schicht, die eine anspruchsvolle Sache zu tun“, sagte Joshi. „Die ‚Probiotischen damit Verbundenen Therapeutischen Curli-Hybriden‘ (PATCH) – Ansatz, wie wir es nannte, schafft eine biokompatible, mucoadhesive Beschichtung, die Funktionen wie einen stabilen, sich selbst regenerierenden Band-Aid und bietet biologische Hinweise für mukosale Heilung.“ Joshi momentan ist ein Core Fakultätsmitglied an der Wyss Institut und Associate Professor an der Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) und wird in Kürze ernannt werden, der als Professor an der Northeastern University in Boston.

In früheren arbeiten, Joshi Gruppe hat gezeigt, dass selbst regenerierende bakterielle Hydrogele fest an die Schleimhaut in ex-vivo -, und, wenn Sie mündlich gegeben Mäuse, Widerstand der rauen pH-Wert und Verdauungs Bedingungen von Magen und Dünndarm ohne Beeinträchtigung der Gesundheit der Tiere. Fertigen Sie Sie, sein team programmiert Labor E. coli-Stamm, zu synthetisieren und zu sezernieren eine modifizierte CsgA-protein, das als Teil des E. coli die „curli“ – system montiert in langen Nanofasern an der äußeren Oberfläche der Bakterien. „Zum aktivieren der Schleim-Adhäsion, wir verschmolzen CsgA der mucus-bindende Domäne von verschiedenen menschlichen trefoil Faktoren (TFFs), Proteine, die natürlicherweise in der Darmschleimhaut binden und schleimstoffen, die wichtige Schleim-Proteine vorhanden. Die sezernierten fusionsproteine bilden eine Wasser-Lagerung-mesh mit tunable-hydrogel-Eigenschaften“, sagte co-Autorin Anna Duraj-Thatte, Ph. D., ein Postdoc-Stipendiat arbeitet mit Joshi. „Das war eine einfache und robuste Strategie zu produzieren, die sich selbst erneuern, mucoadhesive Materialien mit langen Verweilzeiten in der Maus-Darm-Trakt.“

In Ihrer neuen Studie, das team weiter baute auf diese Erkenntnisse durch die Einführung der Maschinen für die Herstellung einer der mucoadhesive Hydrogele basierend auf TFF3 in einem E.-coli-Nissle-Stamm, der eine normale Darm-Bakterium, das gedeihen kann, in den Dickdarm und Blinddarm Abschnitte des Magen-Darm-Trakt betroffen von IBD und derzeit verkauft in vielen kommerziellen probiotischen Formulierungen. „Wir haben festgestellt, dass der neu entwickelte Nissle Bakterien, wenn Sie mündlich, auch besiedelt und befand sich in der Darm, und dass Ihre curli-Fasern integriert, die mit der intestinalen Schleimschicht,“ sagte ersten Autor Pichet Praveschotinunt, wer ist ein student betreut von Joshi.

„Wenn wir induzierten colitis der Dickdarm von Mäusen oral Verabreichung der chemischen dextran-Natrium-Sulfat, Tiere empfangen hatte, die PATCH-Erzeugung von E. coli Nissle Belastung durch das tägliche rektale Verabreichung beginnend drei Tage vor der chemischen Behandlung, hatten signifikant schnellere Heilung und geringere Entzündungsreaktionen, die Sie verursacht, zu verlieren, viel weniger Gewicht und erholen sich schneller im Vergleich zu kontrolltieren,“ sagte Praveschotinunt. „Ihre Doppelpunkt epithelialen Mukosa zeigten eine normale Morphologie und die geringere Anzahl von infiltrierenden Immunzellen“.

Joshi und sein team denken, dass Ihr Ansatz entwickelt werden kann als Begleit-Therapie zu bestehenden anti-entzündliche, immun-suppressiven und Antibiotika-Therapien zu helfen, zu minimieren Exposition der Patienten auf die Medikamente und potenziell Schutz gegen IBD Rückfälle.