3Dプリントされた錠剤サンプルで腸内細菌叢を解析し、診断と治療に役立てる

出典: BioBang

メドフォード/マサチューセッツ州サマービル（2019年7月24日） – タフツ大学のエンジニアが率いる研究チームは、消化管（GI）を通過する際に腸内の細菌（マイクロバイオームと呼ばれる）を採取する3Dプリント錠剤を開発した。腸内に存在する細菌種を分析できることは、マイクロバイオームの影響を受ける病気の診断と治療に重要な意味を持つと研究者らは述べている。

研究者らによると、Advanced Intelligent Systems誌で説明されている3Dプリント錠剤は、胃腸内微生物叢全体の状態に関する情報を提供できる初の非侵襲性診断ツールだという。マイクロバイオームをサンプリングする現在の方法には、糞便 DNA と代謝産物の分析が含まれますが、この方法では、細菌種が劇的に変化する可能性がある遠位結腸の上流の環境に関する情報はほとんど得られません。

論文によると、この錠剤は、試験管内と体内の両方の用途において細菌集団とその相対的存在量を正確に特定するために研究されてきた。この薬は豚や霊長類で試験されているが、この薬が人間の臨床ケアで日常的に使用できるかどうかを判断するには臨床試験が必要である。

腸内には1,000種を超える細菌が生息しています。これらの細菌の大部分は、消化や病気の予防に有益な補助的な役割を果たします。微生物叢の自然なバランスが崩れると、「ディスバイオシス」と呼ばれる状態が発生し、炎症、感染症への感受性、さらには癌などの他の病気の悪化につながる可能性があります。研究により、病気に対して宿主に有益な効果や保護効果をもたらす特定の微生物叢代謝物がますます明らかになりつつあります。

「腸内微生物叢が健康と病気に果たす役割については多くのことが分かってきている。しかし、その生物地理学についてはほとんどわかっていない」とタフツ大学工学部の電気・コンピュータ工学教授サミール・ソンクセール氏は言う。研究。「この錠剤は、マイクロバイオームシグネチャの空間分布の役割についての理解を深め、幅広い疾患や症状に対する新たな治療法や療法につながるでしょう。」

ピルはスポンジよりも複雑です。これは、消化管のさまざまな段階のサンプルを採取できるマイクロ流体チャネルを備えた 3D プリンターで製造されました。錠剤は pH に敏感なコーティングで覆われているため、胃を経由せずに小腸に入り、コーティングが溶解するまでサンプルを吸収しません。錠剤内の 2 つの部屋は半透膜で区切られており、1 つには細菌を吸収するらせん状のチャネルが含まれ、もう 1 つにはカルシウム塩が充填された部屋が含まれます。塩室は膜を横切る浸透流を発生させ、細菌をらせん状のチャネルに引き込みます。錠剤の中に小さな磁石が入っているため、腸内の特定の場所に錠剤を固定することができ、体外の磁石を使ってより空間的に狙いを定めたサンプル採取が可能になります。

「この装置は非常に使いやすく、測定対象者にほとんどリスクを与えず、豊富な情報を提供するよう設計されている」とタフツ大学カミングス獣医学部の感染症・国際保健教授ジョバンニ・ウィドマー氏は述べた。 - 動物実験でピルの有効性を調べた研究の著者。「他の非侵襲性診断装置と比べると、これは腸の健康状態を測る心電図検査のようなものです。」

研究者たちは、この技術が胃腸診断における重要なギャップを埋めると考えている。「DNA配列解析技術を使って細菌集団を分析する素晴らしい技術があるが、これまでは非侵襲的な方法で消化管全体の細菌を採取する方法がなかった」と、この小説を研究した博士研究員のホジャトッラー・レザエイ・ネジャド氏は言う。タフツ大学のSonkusale研究室における3Dプリントの応用と、この研究の主著者。「この錠剤は非侵襲的にサンプルを採取することで、健康と病気におけるさまざまな細菌種の役割をよりよく特定し、理解するのに役立つ可能性があります。」

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