Solo alrededor de 1.6 millones de personas en los EE. UU. Actualmente padecen la enfermedad inflamatoria intestinal EII incurable de por vida, incluida la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa, y 70,000 casos nuevos se diagnostican en los EE. UU. Cada año. Los pacientes con EII sufren dolor, molestias extremas ymuchos otros síntomas causados por lesiones inflamatorias recurrentes y remitentes continuas en la capa de células que recubre la luz intestinal mucosa. Las causas exactas de la EII aún no se conocen bien, pero está claro que un sistema inmunitario mal dirigido está funcionando, y queciertos componentes de la comunidad microbiana en nuestro intestino, conocidos como el microbioma intestinal, y los factores ambientales contribuyen a sus fuerzas destructivas.
Si bien los medicamentos antiinflamatorios pueden amortiguar la inflamación aguda y los antibióticos pueden combatir las infecciones locales cuando los episodios de EII empeoran, su uso también tiene un costo. Los medicamentos antiinflamatorios pueden tener efectos secundarios graves y los antibióticos pueden alterar las partes beneficiosas del microbiomade los cuales dependemos para muchas de las funciones de nuestro cuerpo. Es importante destacar que no hay tratamientos para heridas disponibles que puedan aplicarse a las lesiones inflamadas directamente desde el interior de la luz intestinal para acelerar el proceso de curación y minimizar el uso de esos medicamentos.
Ahora, un equipo de investigación del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard, dirigido por Neel Joshi, Ph.D., ha desarrollado un enfoque de material vivo que utiliza una cepa de bacterias intestinales de E. coli Nissle genéticamente modificadas como un probiótico de acción local.La bacteria diseñada produce una red de nanofibras que se une directamente a la mucosidad para llenar áreas inflamadas como un parche, protegiéndolas de los microbios intestinales y los factores ambientales. Esta estrategia terapéutica basada en probióticos protegió a los ratones contra los efectos de la colitis inducida por un agente químico y promoviócuración de la mucosa. Sus hallazgos se informan en Comunicaciones de la naturaleza .
"Con este enfoque de 'terapéutica viviente', creamos biomateriales multivalentes que son secretados por bacterias de ingeniería residentes en el sitio y se unen a muchas proteínas mucosas a la vez, adhiriéndose firmemente a la capa mucosa viscosa y de otro modo en movimiento, que es unes un desafío ", dijo Joshi." El enfoque de 'híbridos terapéuticos curli asociados con probióticos' PATCH, como lo llamamos, crea un recubrimiento mucoadhesivo biocompatible que funciona como un BAND-AID® estable y auto-regenerador y proporcionaseñales para la curación de la mucosa ". Joshi actualmente es miembro de la Facultad del Instituto Wyss y profesor asociado en la Escuela Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS de Harvard, y en breve será nombrado profesor en la Universidad Northeastern de Boston.
En trabajos anteriores, el grupo de Joshi demostró que los hidrogeles bacterianos autorregenerados se adhirieron firmemente a las superficies mucosas ex vivo y, cuando se administraron por vía oral a ratones, resistieron el duro pH y las condiciones digestivas del estómago y el intestino delgado sin afectar la salud dePara fabricarlos, su equipo programó una cepa de E. coli de laboratorio para sintetizar y segregar una proteína CsgA modificada, que como parte del sistema "curli" de E. coli se ensambla en largas nanofibras en la superficie externa de la bacteria.Para permitir la adhesión de la mucosidad, fusionamos CsgA con el dominio de unión a la mucosidad de diferentes factores humanos del trébol TFF, proteínas que se encuentran naturalmente en la mucosa intestinal y se unen a las mucinas, las principales proteínas de la mucosidad presentes allí. Las proteínas de fusión secretadas forman un agua.almacenar malla con propiedades de hidrogel sintonizables ", dijo la coautora Anna Duraj-Thatte, Ph.D., becaria posdoctoral que trabaja con Joshi." Esto resultó ser una estrategia simple y robusta para producir autorrenovaciónala, materiales mucoadhesivos con largos tiempos de residencia en el tracto intestinal del ratón ".
En su nuevo estudio, el equipo se basó en estos hallazgos al introducir la maquinaria para producir uno de los hidrogeles mucoadhesivos basados en TFF3 en una cepa de E. coli Nissle que es una bacteria intestinal normal que puede prosperar en las secciones de colon y ciegodel tracto intestinal afectado por la EII, y actualmente se vende en muchas formulaciones probióticas comerciales ". Descubrimos que la bacteria Nissle recién diseñada, cuando se administra por vía oral, también poblaba y residía en el tracto intestinal, y que sus fibras de rizo se integraban con el intestino.capa mucosa ", dijo el primer autor Pichet Praveschotinunt, que es un estudiante graduado con la tutoría de Joshi.
"Cuando indujimos colitis en los dos puntos de los ratones mediante la administración oral de la sustancia química sulfato de sodio de dextrano, los animales que habían recibido la cepa de E. coli Nissle que genera PATCH mediante la administración rectal diaria comenzando tres días antes del tratamiento químico, tuvieron una curación significativamente más rápiday respuestas inflamatorias más bajas, lo que les hizo perder mucho menos peso y recuperarse más rápido en comparación con los animales de control ", dijo Praveschotinunt." Su mucosa epitelial del colon mostró una morfología más normal y un menor número de células inmunes infiltrantes ".
Joshi y su equipo piensan que su enfoque podría desarrollarse como una terapia complementaria a las terapias antiinflamatorias, inmunosupresoras y antibióticas existentes para ayudar a minimizar la exposición de los pacientes a las drogas y potencialmente proporcionar protección contra las recaídas de la EII.
"Este enfoque simple y poderoso podría afectar las vidas de miles de pacientes con EII para quienes no existe una cura específica para la enfermedad disponible. También es un testimonio de la creatividad y la visión de la iniciativa" Dispositivos celulares vivos "del Instituto Wyssque diseña células vivas para realizar tareas terapéuticas y de diagnóstico clave en nuestros cuerpos ", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es el Profesor Judah Folkman de Biología Vascular en HMS, el Programa de Biología Vascular en BostonHospital de Niños y Profesor de Bioingeniería en SEAS.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Original escrito por Benjamin Boettner. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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