研究者らは、腸内で血液に遭遇すると光る工学的に改変されたバクテリアを詰めた小さな摂取可能なハイドロゲル微小球を開発し、腸疾患の迅速かつ非侵襲的なモニタリング方法を提供する可能性がある。マウス炎症性大腸炎モデルでは、センサーが数分以内に血液成分のヘムを検出し、疾患の重症度が増すにつれてより強いシグナルを生成した。
消化器疾患、特に大腸がんや炎症性腸疾患（大腸炎など）は、米国で数百万人の患者に影響を与え、腸出血、下痢、腹痛を引き起こす可能性がある。多くの下部消化器疾患の現行のゴールドスタンダード診断は大腸内視鏡検査で、カメラ付き内視鏡を大腸に挿入するものである。その臨床的価値にもかかわらず、手技の侵襲性と必要な腸洗浄のため、一部の患者が避ける傾向があるとAmerican Chemical Societyは述べている。
より穏やかなアプローチを探るため、Ying Zhou、Beng-Ce Ye、Zhen-Ping Zouら研究者は、腸出血を示す赤血球成分のヘムを検出すると光を発するバクテリアセンサーの開発に貢献した。以前のバージョンのバクテリアセンサーは消化管で分解しやすく、体外排出後に回収が困難だった。
ACS Sensorsに報告された新規研究では、チームは工学的に改変されたヘム検出バクテリアと磁性粒子を、食品で広く用いられる増粘剤であるアルギン酸ナトリウムの小滴内に封入した。この工程により、消化管を通過可能な頑丈なハイドロゲル微小球が得られた。消化液を模擬した実験室試験では、ハイドロゲルコーティングがバクテリアを保護しつつヘムが到達して発光シグナルを誘導することを可能にした。
研究者らは、無症候から重症までの大腸炎モデルマウスに微小球を経口投与した。微小球が動物の腸を通過した後、チームは糞便から磁石で粒子を回収した。洗浄とシグナル解析に要した時間は約25分であった。これらの実験では、重症度が高い大腸炎マウスでより明るい光シグナルが得られ、高いヘムレベルを示したが、健康マウスでの試験では微小球が生体適合性が高く明らかな害を及ぼさないことが示唆された。
「この技術は消化器疾患の迅速かつ非侵襲的な検出のための新パラダイムを提供する」と、共同著者のYing ZhouはAmerican Chemical Societyが発表した声明で述べた。
研究「Magnetic Hydrogel: Enhanced Bacterial Biosensor for Speedy Gut Disease Detection」はACS Sensors（2025; DOI: 10.1021/acssensors.5c01813）に掲載されている。ACSとScienceDailyの報道によると、封入バクテリア微小球はまだヒトで試験されていないが、研究者らは類似センサーが将来的に消化器疾患の診断、治療反応のモニタリング、疾患経過の追跡に役立つ可能性があると述べている。著者らはNational Natural Science Foundation of China、National Key Research and Development Program of China、China Postdoctoral Science Foundationからの資金を認めている。
現段階で、専門家らは結果が動物実験に基づくものであり、このようなバクテリア「ピル」が将来的に臨床現場で一部の大腸内視鏡評価の補完または代替として実用的になるかどうかを判断するにはさらなる研究が必要だと強調している。
