Zusammenfassung: Eine neue Pille namens FLASH wurde entwickelt, um den Appetit ohne Medikamente oder invasive Verfahren zu regulieren.
Die Forscher entwickelten die Pille, um elektrische Impulse an die Magenschleimhaut abzugeben und hungerbedingte Darmhormone zu modulieren. In Schweineversuchen hat sich gezeigt, dass die Pille die Freisetzung des Appetithormons Ghrelin beeinflusst. FLASH könnte möglicherweise verschiedene Stoffwechsel- und Essstörungen ohne Medikamente oder Operationen behandeln.
Die Forscher führen nun zusätzliche präklinische Tests durch und streben an, innerhalb von fünf Jahren Versuche am Menschen zu starten.
Quelle: NYU
Eine neue elektrische „Pille“ könnte in der Lage sein, den Appetit der Menschen ohne Medikamente oder invasive medizinische Verfahren zu regulieren, ein vielversprechender Fortschritt bei der Behandlung von Essstörungen und anderen Erkrankungen, die von einer Anpassung der Nahrungsaufnahme einer Person profitieren.
Die von einem Forschungsteam der NYU Tandon School of Engineering und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte Pille mit dem Namen FLASH liefert nach dem Schlucken elektrische Impulse an die Magenschleimhaut. Diese gezielte Stimulation veranlasst das Gehirn, Darmhormone im Zusammenhang mit Hunger zu modulieren.
In einer in Science Robotics veröffentlichten Studie zeigten die Forscher, dass sie die Freisetzung von Ghrelin – einem Appetithormon – mit FLASH in Schweineversuchen beeinflussen konnten, indem sie eine einzige Pille oral verabreichten.
„Der Darm und das Gehirn kommunizieren über einen neuralen Weg, der als Darm-Hirn-Achse bekannt ist und viele Körperfunktionen reguliert, einschließlich Essen“, sagte Khalil Ramadi, Assistenzprofessor für Bioengineering an der NYU Tandon und Direktor des Laboratory for Advanced Neuroengineering and Translational Medizin an der NYU Abu Dhabi. Ramadi ist Co-Erstautor und Co-korrespondierender Autor der Studie.
„FLASH ist das erste einnehmbare elektronische Gerät, das nachweislich mit dem Darm interagiert, um Hormone zu modulieren, die die Gehirnaktivität auf der Darm-Hirn-Achse regulieren. Durch die Nutzung des Nervensystems zur Veränderung der Freisetzung bestimmter Darmhormone kann FLASH möglicherweise eine Vielzahl von Stoffwechsel- und Essstörungen ohne Medikamente oder Operationen behandeln. Dies ist ein großer Schritt nach vorne, wie wir diese Krankheiten angehen“, sagte Ramadi.
Menschen mit bestimmten Erkrankungen verwenden Appetitanreger und Medikamente gegen Übelkeit, um ihre Nahrungsaufnahme zu steigern, sagte Ramadi, aber das kann unerwünschte Nebenwirkungen wie Unruhe, Müdigkeit, unkontrollierte Gewichtszunahme, Kopfschmerzen und Muskelkrämpfe hervorrufen.
Während die elektrische Stimulation des Gastrointestinaltrakts den Appetit steigern kann, erforderte dieser Ansatz normalerweise eine Operation, die mit inhärenten Risiken verbunden ist. Die Wirksamkeit dieser Methode kann auch durch das Vorhandensein von Flüssigkeiten im Magen und Darm eingeschränkt sein.
Alternative Ansätze wie Tiefenhirnstimulation und Vagusnervstimulation haben sich bei der Regulierung des Appetits als erfolgreich erwiesen, beinhalten aber auch invasive chirurgische Eingriffe.
FLASH überwindet die Nachteile dieser herkömmlichen Methoden, die zur Steigerung des Appetits verwendet werden, da keine Nebenwirkungen auftreten und kein chirurgischer Eingriff erforderlich ist. Bemerkenswert ist auch das Design mit einer einzigartigen Oberfläche, die die wasserabsorbierende Haut einer dornigen Teufelseidechse nachahmt. Dieses innovative Merkmal schützt die Kapsel vor Abbau und ermöglicht es ihr, in der sehr feuchten Umgebung des Magen-Darm-Trakts effektiv zu arbeiten.
„FLASH stellt aus mehreren Gründen einen Durchbruch dar“, sagte Giovanni Traverso, Associate Professor am Department of Mechanical Engineering am MIT, der mit Ramadi an der Forschung zusammengearbeitet hat.
„Erstens beweist es, dass Pillen keine Medikamente enthalten müssen und stattdessen so gestaltet werden können, dass sie elektrische Impulse abgeben, um die Physiologie zu regulieren. Im Gegensatz zu Arzneimitteln, die eine breite Aufnahme im Darm haben, können elektrische Impulse so gestaltet werden, dass sie auf bestimmte Zellen und Stellen für eine gezielte Therapie abzielen.
„Eine zweite entscheidende Innovation ist die Oberflächengestaltung. Die Darmschleimhaut ist eine extrem feuchte Umgebung, die beim Versuch, Strom zu liefern, Schwierigkeiten bereitet. Wenn wir uns die Natur ansehen, finden wir andere Szenarien, in denen mikrogemusterte Oberflächen Flüssigkeit aufsaugen können, was stabile elektrische Verbindungen im Körper ermöglicht“, sagte Traverso.
Laut Ramadi zeigen erste Forschungsergebnisse die Wirksamkeit von FLASH bei der Steigerung des Hungers, was es zu einem potenziellen Therapeutikum für Essstörungen wie Anorexie und Vermeidungsstörung der restriktiven Nahrungsaufnahme (ARFID) macht.
Durch die Anpassung von Art und Ort der Stimulation kann die Technologie jedoch möglicherweise Hormone in die entgegengesetzte Richtung modulieren, den allgemeinen Hunger reduzieren und eine Behandlung von Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit oder Diabetes ermöglichen. Bei weiterer Entwicklung könnte es möglicherweise auch neuropsychiatrische Erkrankungen wie Depressionen oder Drogenabhängigkeit behandeln.
Das Forschungsteam von FLASH führt derzeit zusätzliche präklinische Tests mit dem Ziel durch, innerhalb von 5 Jahren Versuche am Menschen mit einem fortgeschrittenen Prototyp zu beginnen.
Diese Studie ergänzt Ramadis bahnbrechende Arbeit, die das Gebiet der elektrischen Nahrungsaufnahme zur Behandlung von Krankheiten vorantreibt. Anfang dieses Jahres kündigten er und eine Gruppe von Kollegen erfolgreiche Versuche mit einer elektromagnetischen „Pille“ an, die mithilfe einer MRI-Geräte-ähnlichen Technologie ein Fenster in den Magen-Darm-Trakt bietet. Im Jahr 2021 präsentierte er seine Arbeit zu elektronischen Ingestibles als TED Fellow.
Ramadi ist Co-First- und Co-Corresponding-Autor des in Science Robotics veröffentlichten Artikels. Zusammen mit Traverso sind seine anderen MIT-Mitarbeiter an der Forschung: James C. McRae, George Selsing, Arnold Su, Rafael Fernandes, Maela Hickling, Brandon Rios, Sahab Babaee, , Seokkee Min, Declan Gwynne, Neil Xi-Juna Jia, Aleyah Aragon, Keiko Ishida, Johannes Kuosmanen, Josh Jenkins, Alison Hayward und Ken Kamrin.
Über diese Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung
Autor: Lea Schmerl
Quelle: NYU
Kontakt: Leah Schmerl – NYU
Bild: Das Bild wird Neuroscience News zugeschrieben
Ursprüngliche Forschung: Geschlossener Zugang.
„Bioinspirierte, einnehmbare elektrozeutische Kapseln zur hungerregulierenden Hormonmodulation“ von Khalil Ramadi et al. Wissenschaftliche Robotik
Abstrakt
Bioinspirierte, einnehmbare elektrozeutische Kapseln zur hungerregulierenden Hormonmodulation
Es ist bekannt, dass die Darm-Hirn-Achse, die über enterische und zentrale neurohormonale Signale vermittelt wird, eine breite Palette physiologischer Funktionen von der Nahrungsaufnahme bis zum emotionalen Verhalten reguliert.
Um diese Achse zu modulieren, werden verschiedene Arzneimittel und chirurgische Eingriffe, wie z. B. Motilitätsmittel und Adipositaschirurgie, verwendet. Solche Ansätze sind jedoch mit Off-Target-Effekten oder Erholungszeiten nach dem Eingriff verbunden und setzen Patienten erheblichen Risiken aus.
Elektrische Stimulation wurde auch verwendet, um zu versuchen, die Darm-Hirn-Achse mit größerer räumlicher und zeitlicher Auflösung zu modulieren. Die elektrische Stimulation des Gastrointestinaltrakts (GI) erforderte jedoch im Allgemeinen einen invasiven Eingriff zur Elektrodenplatzierung auf serösem Gewebe.
Die Stimulierung von Schleimhautgewebe bleibt aufgrund der Anwesenheit von Magen- und Darmflüssigkeit schwierig, die die Wirksamkeit der lokalen luminalen Stimulation beeinflussen kann.
Hier berichten wir über die Entwicklung einer bioinspirierten, einnehmbaren, flüssigkeitstransportierenden Kapsel zur aktiven Stimulation und Hormonmodulation (FLASH), die in der Lage ist, Flüssigkeit schnell zu transportieren und lokal Schleimhautgewebe zu stimulieren, was zu einer systemischen Modulation eines orexigenen GI-Hormons führt.
Inspiration schöpfen aus Moloch Horridus, der „Dornenteufel“-Eidechse mit wasserableitender Haut haben wir eine Kapseloberfläche entwickelt, die Flüssigkeit verdrängen kann.
Wir haben die Stimulationsparameter für die Modulation verschiedener GI-Hormone in einem Schweinemodell charakterisiert und diese Parameter auf ein einnehmbares Kapselsystem angewendet. FLASH kann oral verabreicht werden, um GI-Hormone zu modulieren, und wird in Schweinemodellen sicher und ohne Nebenwirkungen ausgeschieden.
Wir gehen davon aus, dass dieses Gerät zur nichtinvasiven Behandlung von metabolischen, gastrointestinalen und neuropsychiatrischen Erkrankungen mit minimalen Off-Target-Effekten eingesetzt werden könnte.