Каждый год около 62 миллионов человек в Соединенных Штатах диагностируются с заболеваниями желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), включая различные виды рака, синдром раздраженного кишечника и болезнь Крона. Обнаружение и непрерывный мониторинг биомаркеров или физиологических изменений в организме представляет собой мощную превентивную меру, которая может спасти жизни бесчисленному количеству людей. Например, при раннем обнаружении девять из десяти пациентов выживают после колоректального рака, а при позднем выявлении этот показатель выживаемости падает до одного из десяти. Поэтому раннее выявление имеет решающее значение.
Хотя статистика выживаемости ясно демонстрирует преимущества раннего выявления, медицинские рекомендации по скринингу рака часто неадекватны — скрининг рака толстой кишки для пациентов старше 45 лет рекомендуется проводить каждые пять-десять лет.
Исследователи из лаборатории BAMM, работающей в Медицинской школе Стэнфордского университета, надеются заполнить пробел между скринингами с помощью разработанной ими простой в использовании роботизированной таблетки, способной масштабировать весь желудочно-кишечный тракт, захватывая биомаркеры, которые он использует для выявления болезненных состояний.
Разработка тестов для скрининга заболеваний кишечника является особенно сложной задачей из-за сложности доступа к ним без хирургического вмешательства, а также из-за их продолжительности. В желудочно-кишечном тракте длиной более 30 футов может быть трудно полностью ориентироваться и анализировать. Хотя стандартные процедуры, такие как колоноскопия или эндоскопия, являются золотым стандартом диагностики заболеваний, они проводятся нечасто (каждые пять лет) и ограничены в возможности оценки всего желудочно-кишечного тракта, не говоря уже о том, что они обременительны и инвазивны, что приводит к низкой уступчивости.
Образцы стула или крови могут помочь выявить ранние признаки заболевания, такие как скрытое кровотечение и ДНК-маркеры в кишечнике, хотя они дают ограниченную информацию об источнике заболевания. Таким образом, существует большая потребность в создании простых подходов, которые могут брать образцы в нескольких местах кишечника, чтобы сузить и дифференцировать различные виды рака желудочно-кишечного тракта, например, такие как рак поджелудочной железы, кишечника или колоректальный рак.
Таблетка состоит из небольшой пластиковой структуры, содержащей несколько камер для сбора, которые открываются последовательно, что позволяет ей сопоставлять биомаркеры с конкретным местом сбора, а не получать среднее значение по всей пищеварительной системе.
После проглатывания таблетка собирает информацию, улавливая интересующие молекулы или патогены в геле полиакрилата натрия — абсорбирующем материале. В эксперименте по проверке концепции in vitro роботизированная таблетка была способна собирать различные биомаркеры, включая белки и бактерии. После захвата биомаркеры высвобождаются из геля и анализируются в лаборатории с использованием стандартных аналитических методов, включая иммунохимические и ПЦР-тесты.
Следующими шагами будет оценка способности таблетки выявлять и диагностировать заболевание на крупных моделях животных, а также оценка ее эффективности и безопасности для клинического применения.
В будущем роботизированную таблетку можно будет использовать при рутинных осмотрах или в качестве домашних тестов, таких как измерение частоты пульса или артериального давления, где собранная информация используется для прогнозирования болезни, пока не стало слишком поздно.
