Forskare har utvecklat små svalbara hydrogelfrukter fyllda med genetiskt modifierade bakterier som lyser när de möter blod i tarmen, vilket potentiellt erbjuder ett snabbt, icke-invasivt sätt att övervaka tarm sjukdomar. I mössmodeller med kolit upptäckte sensorerna hem — en blodkomponent — inom minuter och producerade starkare signaler ju allvarligare sjukdomen var.
Mag-tarmsjukdomar, inklusive kolorektal cancer och inflammatoriska tarmsjukdomar som kolit, drabbar miljontals människor i USA och kan orsaka tarmblödning, diarré och magkramper. Den nuvarande guldstandarden för diagnos av många nedre mag-tarmsjukdomar är koloskopi, där ett endoskop med kamera förs in i tjocktarmen. Trots dess kliniska värde leder procedurens invasivitet och den tarmförberedelse som krävs till att vissa patienter undviker den, enligt American Chemical Society.
För att utforska en mildare metod har forskare inklusive Ying Zhou, Bang-Ce Ye och Zhen-Ping Zou bidragit till att utveckla bakteriesensorer som avger ljus när de upptäcker hem, en rödblodskroppskomponent som signalerar tarmblödning. Tidigare versioner av dessa bakteriesensorer tenderade att brytas ner i matsmältningskanalen och var svåra att återvinna efter passage genom kroppen.
I det nya arbetet, rapporterat i ACS Sensors, inkapslade teamet sina genetiskt modifierade, hem-känsliga bakterier tillsammans med magnetiska partiklar i små droppar natriumalginat, ett förtjockningsmedel som används allmänt i livsmedel. Denna process producerade robusta hydrogelfrukter som kunde färdas genom mag-tarmkanalen. I laboratorietester med simulerade matsmältningsvätskor skyddade hydrogeldelningen bakterierna samtidigt som den tillät hem att nå dem och utlösa en glödande signal.
Forskarna administrerade sedan frukterna oralt till mössmodeller med kolit som representerade sjukdomsaktivitet från ingen till svår. Efter att frukterna passerat djurens tarmar hämtade teamet partiklarna från avföringen med en magnet. Rengöring och signalanalys tog cirka 25 minuter. I dessa experiment producerade sensorerna ljusare ljussignaler hos möss med mer avancerad kolit, vilket indikerade högre hem-nivåer, medan tester på friska möss tydde på att frukterna var biokompatibla och inte orsakade uppenbar skada.
”Denna teknologi ger ett nytt paradigm för snabb och icke-invasiv detektion av mag-tarmsjukdomar”, sa Ying Zhou, en medförfattare till studien, i ett uttalande från American Chemical Society.
Studien, med titeln ”Magnetic Hydrogel: Enhanced Bacterial Biosensor for Speedy Gut Disease Detection,”, publiceras i ACS Sensors (2025; DOI: 10.1021/acssensors.5c01813). Enligt ACS och ScienceDailys rapport om arbetet har de inkapslade bakteriefrukterna inte testats på människor ännu, men forskarna säger att liknande sensorer slutligen kan hjälpa till att diagnostisera mag-tarmsjukdomar, övervaka patienters svar på behandling och spåra sjukdomsförändringar över tid. Författarna erkänner finansiering från National Natural Science Foundation of China, National Key Research and Development Program of China och China Postdoctoral Science Foundation.
På detta stadium betonar experter att resultaten baseras på djurstudier, och ytterligare forskning skulle krävas för att avgöra om sådana bakterie-”piller” en dag kan tjäna som ett praktiskt komplement eller alternativ till vissa koloskopi-baserade bedömningar i klinisk praxis.
