糞便発酵と電子薬は腸内ガスの解読に役立つ

今日のトレンドはウェアラブル技術かもしれませんが、オーストラリアのメルボルンにある研究チームは、摂取可能な多様性で大きな進歩を遂げようとしています。 今週、Kourosh Kalantar-zadehと彼のRMIT大学の同僚は、腸内ガスの正確な測定を提供する摂取可能な電子カプセルの可能性を概説するTrends in Biotechnologyの論文を発表しました。 彼らは、このような技術は、体内のガスの活動と特定の病気との関係の疑いについて、より深いリアルタイムの洞察を提供すると主張している。

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私たちの消化器系は、単に仕事をしている内臓以上のものです。 腸内微生物叢も必要です。これは、発酵によって食べる食物を分解するのに役立つ多様な細菌の生態系全体です。 私たちが放出する腸内ガスの一部は、飲み込まれた空気によるものですが、微生物叢を構成するさまざまな細菌が腸内の物質を代謝するときに生成されるものもあります。

一部の研究では、特定のガスが人の健康状態の有用なマーカーになり得ることが示唆されています。 たとえば、硫酸塩還元細菌は硫化水素を生成しますが、これは過敏性腸症候群と関連しています。 いくつかの腸内ガスの存在と炎症性腸疾患および結腸癌との関係も確立されています。 これらのガスを正確に検出および監視できれば、その情報はこれらの病気の原因に関する研究を強化するのに役立ちます。

「胃腸疾患に対する人間の腸の影響は、世界中で毎年医療費のかなりの部分を消費しています」とカランター・ザデーは、彼の新しいアプローチは、腸全体の健康への影響を解読するのに役立つ費用対効果の高い方法であると強調しています。デビッド・レルマンは同意します：「一般に、腸内の微生物のコミュニティ全体の機能、または生態系サービスを監視する能力は重要な必要性であり、彼らの活動の理解に大いに役立つ可能性があります。」

今日、腸内マイクロバイオームによって生成されたガスは、飲酒検知器のような外部デバイスを使用して測定できます。 ただし、被験者が息を吐く前にガスが吸収または拡散されるため、データのかなりの部分がプロセスで失われます。 別の手法では、糞便の分析を行います。これは、タイムラグが関係する同様の課題に直面し、ガスの存在に関するデータポイントを消化管内の正確な場所と関連付けることの困難さに直面します」

Kalantar-zadehは、より正確で包括的な読み取り値を生成できる可能性のある直接的な方法を探し始めました。

彼の分析は、糞便発酵システムと摂取可能なガスカプセルという2つの戦略に基づいています。 最初の方法では、糞便を大腸の状態をシミュレートする条件でインキュベートします。 糞には腸からのバクテリアが含まれているので、それを発酵させることは、体内で起こる反応のタイプを模倣します。 2番目は、最も直接的なサンプリング方法です。電子ピルを使用して、実験室の作業を腸内に直接持ち込みます。

「2つの方法は非侵襲的であり、関連する方法と比較して、生成されるガスサンプルを採取するため、はるかに正確です」と、Kalantar-zadeh氏は言います。

Kalantar-zadehが1個あたり10ドル以下と予測しているガス監視カプセルは、患者が飲み込める錠剤のように見えます。 各カプセルには、2つの重要なコンポーネントが含まれています。異なる腸内ガスの存在を監視するセンサーと、電源として機能するバッテリーです。 技術の最近の発展により、長さ10ミリメートル未満のガスセンサーが開発されました。 センサーは、マイクロプロセッサーと、データを外部レコーダーに伝えるワイヤレス送信機に接続されています。

電子機器は、腸の高湿度に耐えることができる不透過性のカプセルシェルに入れられていますが、センサーの近くにガス透過性の膜があります。 センサーは高温で動作するため大量のエネルギーを消費するため、Kalantar-zadehは、リチウムイオン電池が高電圧と充電容量のために最適なエネルギー源であると考えています。

カプセルは、SmartPillなどの摂取可能なpH、圧力、および温度センサーと、消化管の画像を撮影するために患者が飲み込むことができる内視鏡カメラによって確立されたマイクロテクノロジーに基づいています。 各ガスカプセルが体内に留まる時間の長さは、人の消化管がどれくらい速く作動するかに依存し、1日から数日までの範囲であるとカランター・ザデーは言います。 メルボルン大学、モナッシュ大学、CSIROの共同研究者とともに、彼のチームは現在、豚の丸薬プロトタイプをテストしています。 彼らは、これらの結果をすぐに公表することを目指しており、その後、ヒトを対象とした臨床試験の承認を得ることを望んでいます。

ゲルマンとデビッドは、最終的に収集できる豊富なデータとともに、このテクノロジーの展望に興奮しています。 重要な情報の収集は、腸のガスが健康状態と治療に与える影響をしっかりと理解するための重要な次のステップです、と彼らは述べています。

「臨床ユーティリティには、どのコンポーネントが生態系の健康と病気と相関し、予測するかについて、より多くのデータと洞察が必要です」とRelman氏は言います。