En lille kapsel kan revolutionere, hvordan tyndtarmens mikrobiom studeres. Et team ledet af forskere ved University of Tokyo har udviklet en kompakt kapselanordning designet til at indsamle prøver fra tyndtarmens overflade ved hjælp af en lille, udtrækkelig børste. Selv i sine tidlige udviklingsstadier har anordning vist sine magnetiske kontrolfunktioner og sin evne til at indsamle brugbare prøver fra tarmoverfladen af fjernede svinetarme. I fremtiden kan en sådan anordning tilbyde et mere skånsomt og supplerende alternativ til nuværende endoskopiske procedurer.
Endoskoper er uundværlige, når læger undersøger mave-tarmkanalen, tager fotografier eller prøver eller udfører procedurer som fjernelse af polypper. Standardinstrumenter bevæger sig enten fra munden til begyndelsen af tyndtarmen i en øvre endoskopi eller gennem tyktarmen i en koloskopi. Det er betydeligt vanskeligere at undersøge store dele af den lange og smalle tyndtarm.
En undersøgelsesmetode er kapselendoskopi. Patienten synker en lille kapsel, der indeholder et kamera, som sender billeder til en ekstern optageenhed, mens den bevæger sig gennem mave-tarmkanalen. Kapselendoskopi hjælper med at diagnosticere og overvåge nogle sygdomme, men kommercielt tilgængelige kapsler er primært designet til billeddannelse og bruges ikke rutinemæssigt til at tage prøver.
Et team fra University of Tokyo har testet en prototype af en ny styrbar kapsel designet til at indsamle prøver fra tyndtarmens overflade. "I dette tidlige studie demonstrerede vi en kapsel, der aktivt kan indsamle brugbare biologiske prøver fra tarmoverfladen ved hjælp af en magnetisk styret, udtrækkelig børste," sagde postdoc-forsker Yuguo Dai fra Graduate School of Engineering ved University of Tokyo. "De indsamlede prøver var egnede til 16S rRNA-gensekventering, en teknik, der almindeligvis anvendes til mikrobiomanalyse."
Kapslen er en kompakt enhed, der indeholder en fleksibel børste, en skruemekanisme og magneter. Holdet testede den i laboratoriet ved hjælp af udvundne tyndtarm fra grise. To robotarme med eksterne magneter styrede magneterne inde i kapslen uden fysisk kontakt. Den ene holdt kapslen stabil nær målstedet, mens den anden aktiverede den interne skrue for at forlænge børsten, indsamle en prøve og trække den tilbage.
"Vi ser denne teknik som et muligt supplement til eksisterende kliniske prøvetagningsprocedurer, især for patienter, der har brug for prøver fra svært tilgængelige områder, eller som kunne drage fordel af en mindre invasiv og mindre ubehagelig procedure," sagde Dai.
Da patientens komfort er altafgørende, skal kapslen reduceres yderligere i størrelse for at lette synkningen og sikre, at den ikke blokerer passagen gennem mave-tarmkanalen. En anden udfordring er den begrænsede rækkevidde af den magnetiske kontrol. I forsøgene blev de ydre magneter placeret tæt på tarmene. For den menneskelige krop skulle denne afstand øges betydeligt.
"Vores indledende resultater er opmuntrende, og vi er glade for at kunne demonstrere, at det grundlæggende princip er muligt. Dernæst skal vi adressere udfordringerne i forbindelse med størrelse og arbejdsafstand og sikre beskyttelsen af de indsamlede prøver," sagde Dai. "Hvis kapslen i sidste ende kan valideres klinisk, kan denne tilgang supplere andre endoskopiske procedurer, muliggøre en mere skånsom prøveudtagning og potentielt afsløre, hvordan mikrobielle samfund adskiller sig på forskellige steder i den menneskelige tarm. Dette kan give os ny indsigt i tarmmikrobiomets mangfoldighed og dets forhold til vores helbred."
