Microbiota Intestinale: una pillola stampata in 3D per studiarlo.

Microbiota Intestinale: una pillola stampata in 3D per studiarlo.

01/21/2020 - 11:54

In un intestino sano si possono trovare più di mille specie di microorganismi (il microbiota intestinale) che interagiscono fra di loro e che, per la maggior parte, hanno effetti benefici non solo per il nostro equilibrio intestinale, ma per la nostra salute in generale. Tuttavia, quando questo equilibrio si altera e crescono alcune popolazioni di batteri, ne diminuiscono altre o se ne insediano di nuove, si verifica una condizione chiamata disbiosi, che può essere associata ad infiammazioni, suscettibilità alle infezioni e anche all’esacerbazione di alcune malattie.
Il microbiota intestinale, l’insieme delle popolazioni batteriche nell’intestino e il suo equilibrio, sembrano avere un ruolo importante anche nello sviluppo e nel decorso delle malattie infiammatorie croniche intestinali. Tuttavia, a oggi, lo studio delle condizioni del microbiota intestinale avviene per lo più attraverso l’analisi del DNA fecale e dei metaboliti contenuti nelle feci. Queste non sono in grado di dirci come muta il microbiota intestinale nelle diverse regioni del colon retto. Qui la composizione e la proporzione delle popolazioni batteriche possono cambiare notevolmente con conseguenze importanti.

Un nuovo modo per studiare il microbiota intestinale

Oggi, questi cambiamenti del microbiota intestinale si possono studiare mediante l’analisi dei tessuti intestinali ottenuti tramite biopsie. Qualcosa però potrebbe presto cambiare grazie al lavoro di un gruppo di ricercatori della Scuola di Ingegneria della Tufts University. Questi studiosi, infatti, hanno realizzato - grazie a tecniche di stampa 3D - una pillola ingeribile in grado di campionare i batteri che si trovano nell’intestino mentre viaggia attraverso il tratto gastrointestinale. La pillola, descritta sulla rivista Advanced Intelligent Systems, è il primo dispositivo diagnostico non invasivo in grado di fornire un profilo del microbiota attraverso l’intero tratto gastrointestinale.
"Per ottenere nuove conoscenze sulle numerose funzioni benefiche del microbiota intestinale, è essenziale campionare in vivo diverse porzioni dell'intestino, in particolare organi situati a monte del colon", spiegano gli autori nello studio.

La composizione della pillola

La superficie della pillola è coperta da uno strato sensibile a uno specifico pH che si dissolve solo nel piccolo intestino. In questo modo non assorbe nessun campione di batteri prima del momento giusto. All’interno del dispositivo si trovano invece due camere, separate da una membrana porosa semipermeabile. Una è una camera piena di sali di calcio, l’altra di canali elicoidali. La presenza di sali crea una differenza di pressione tra un lato e l’altro della membrana che agisce come una pompa che attira i fluidi al suo interno mentre i batteri rimangono intrappolati nei canali elicoidali dall’altro lato della membrana che loro non riescono ad attraversare. La pillola è poi dotata di un piccolo magnete grazie al quale può essere guidata dall’esterno (grazie a un altro magnete) e tenuta ferma nella porzione di intestino che si vuole studiare. Dentro la camera con i sali di calcio è presente anche una tintura fluorescente che aiuta a localizzare la pillola, una volta uscita dal tratto gastro-intestinale.

Un nuovo modo di studiare la flora batterica intestinale

Il design della pillola nata per studiare la flora batterica intestinale, secondo i ricercatori, renderebbe il dispositivo estremamente semplice da adoperare e porrebbe un rischio minimo per il paziente che si sottopone all’esame, fornendo allo stesso tempo molte informazioni. La pillola, per ora, è stata studiata estensivamente in vitro e in vivo (in maiali e scimmie) ed è stato dimostrato che è in grado di fornire una identificazione accurata delle popolazioni batteriche e della loro relativa abbondanza. Tuttavia sono necessari ulteriori studi clinici su pazienti umani per determinare se la pillola può essere adoperata in maniera sicura nella pratica clinica. Secondo i ricercatori, campionando in modo non invasivo la popolazione intestinale, questa pillola potrebbe aiutare a identificare e comprendere meglio il ruolo delle diverse specie batteriche nelle malattie e mettere a punto nuovi trattamenti.

Fonte:

Rezaei H., Oliveira B.C.M. Ingestible Osmotic Pill for In‐vivo Sampling of Gut Microbiome
Advanced Intelligent Systems. First published: 19 July 2019
https://doi.org/10.1002/aisy.201900053