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Bakterielles Hydrogel haftet am Darm zur Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen

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Forscher des Harvard's Wyss Institute haben ein lebendes bakterielles Hydrogel entwickelt, das an Läsionen in der Darmwand haften kann, um die Heilung zu fördern und Entzündungen zu reduzieren. Das resultierende Hydrogel besteht aus gentechnisch veränderten Bakterien, die Nanofasern produzieren, die am Schleim haften, und könnte als neuartige probiotische Therapie bei entzündlichen Darmerkrankungen dienen.

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Etwa 1,6 Millionen Menschen in den USA leiden an einer unheilbaren entzündlichen Darmerkrankung, bei der Immundysregulation und mikrobielle Faktoren im Darm zu Läsionen und Entzündungen in der Darmauskleidung beitragen. Derzeit werden zur Behandlung solcher Erkrankungen oft entzündungshemmende Medikamente und Antibiotika eingesetzt, die jedoch schwerwiegende Nebenwirkungen haben können. Antibiotika können auch das Darmmikrobiom weiter stören, was zu einer Vielzahl von Problemen führt, einschließlich Arzneimittelresistenz.

Diese Forscher haben eine neuartige Therapie gegen entzündliche Darmerkrankungen entwickelt, die mit gentechnisch veränderten Bakterienhydrogelen Läsionen im Darm abschirmt und die Heilung fördert. "Mit diesem Ansatz der "lebenden Therapeutika" haben wir mehrwertige Biomaterialien geschaffen, die von ansässigen Bakterien vor Ort sekretiert werden und an vielen Schleimproteinen gleichzeitig haften - fest an der viskosen und sonst beweglichen Schleimschicht, was eine Herausforderung darstellt", sagt Neel Joshi, ein an der Studie beteiligter Forscher. "Der Ansatz der Probiotic Associated Therapeutic Curli Hybrids (PATCH), wie wir ihn genannt haben, schafft eine biokompatible, mukoadhäsive Beschichtung, die als stabiles, sich selbst regenerierendes BAND-AID® fungiert und biologische Hinweise für die Schleimhautheilung liefert: "Die Bakterienhydrogele können oral eingenommen werden und wandern durch den Darm, bevor sie an einer Läsion haften. Die Bakterien scheiden ein modifiziertes Protein aus, das sich an den Schleim bindet und Nanofasern auf der Oberfläche der Bakterienzellen bildet. Dies führt zu einem mit Wasser verschmolzenen Netz, das der Hauptbestandteil des Hydrogels ist. Da das Gel von den Bakterien in ihm gebildet wird, regeneriert es sich selbst. Bisher haben die Forscher die Gele in einem Mausmodell der entzündlichen Darmerkrankung getestet, mit vielversprechenden Ergebnissen.

"Als wir Kolitis in den Dickdarm von Mäusen durch die orale Verabreichung des chemischen Dextran-Natriumsulfats induzierten, hatten Tiere, die den PATCH-erzeugenden E. coli-Nissle-Stamm durch tägliche Rektumverabreichung ab drei Tagen vor der chemischen Behandlung erhalten hatten, eine signifikant schnellere Heilung und niedrigere Entzündungsreaktionen, was dazu führte, dass sie viel weniger Gewicht verloren und sich schneller erholten als Kontrolltiere", sagte Pichet Praveschotinunt, ein weiterer an der Studie beteiligter Forscher. "Ihre Kolonepithel-Schleimhaut zeigte eine normalere Morphologie und eine geringere Anzahl von infiltrierenden Immunzellen."