Eine kleine Kapsel könnte verändern, wie das Mikrobiom des Dünndarms untersucht wird. Ein Team unter Leitung von Forschenden der Universität Tokio hat ein kompaktes Kapselgerät entwickelt, das Proben von der Oberfläche des Dünndarms mit einer winzigen ausfahrbaren Bürste entnehmen soll. Noch im frühen Entwicklungsstadium haben sie gezeigt, dass sich das Gerät magnetisch steuern lässt und in entnommenen Schweinedärmen brauchbare Proben von der Darmoberfläche aufnehmen kann. Künftig könnte ein solches Gerät eine schonendere und ergänzende Option zu heutigen endoskopischen Verfahren bieten.
Endoskope sind unverzichtbar, wenn Ärzte den Magen-Darm-Trakt begutachten, Fotos oder Proben nehmen oder Behandlungen wie das Entfernen von Polypen vornehmen. Übliche Geräte gelangen entweder vom Mund bis zum Beginn des Dünndarms, bei einer oberen Endoskopie, oder durch den Dickdarm, bei einer Koloskopie. Große Teile des langen und engen Dünndarms zu untersuchen, ist erheblich schwieriger.
Eine Untersuchungsmethode ist die Kapselendoskopie. Der Patient schluckt eine kleine Kapsel mit einer Kamera, die auf dem Weg durch den Magen-Darm-Trakt Bilder an ein externes Aufzeichnungsgerät sendet. Die Kapselendoskopie hilft bei Diagnose und Verlaufskontrolle einiger Erkrankungen, handelsübliche Kapseln sind aber vor allem für die Bildgebung ausgelegt und nehmen nicht routinemäßig Proben.
Ein Team der Universität Tokio hat nun den Prototyp einer neuen steuerbaren Kapsel getestet, die Proben von der Oberfläche des Dünndarms entnehmen soll. „In dieser frühen Studie haben wir eine Kapsel gezeigt, die mit einer magnetisch gesteuerten einziehbaren Bürste aktiv brauchbare biologische Proben von der Darmoberfläche sammeln kann“, sagte der Postdoktorand Yuguo Dai von der Graduate School of Engineering der Universität Tokio. „Die gewonnenen Proben eigneten sich für die 16S-rRNA-Gensequenzierung, ein Verfahren, das häufig für Mikrobiom-Analysen genutzt wird.“
Die Kapsel ist ein kompaktes Gerät, das eine flexible Bürste, einen Schraubmechanismus und Magnete enthält. Das Team prüfte sie im Labor an entnommenen Dünndärmen von Schweinen. Zwei Roboterarme mit äußeren Magneten steuerten die Magnete in der Kapsel berührungslos. Einer hielt die Kapsel nahe der Zielstelle stabil, der andere betätigte die innere Schraube, um die Bürste auszufahren, eine Probe aufzunehmen und sie wieder einzuziehen.
„Wir sehen diese Technik als mögliche Ergänzung bestehender klinischer Probenahmeverfahren, besonders für Patienten, bei denen Proben aus schwer zugänglichen Regionen nötig sind oder die von einem weniger invasiven und weniger unangenehmen Verfahren profitieren könnten“, sagte Dai.
Weil der Komfort der Patienten im Vordergrund steht, muss die Kapsel weiter verkleinert werden, damit das Schlucken erleichtert und die Passage durch den Magen-Darm-Trakt nicht behindert wird. Eine weitere Hürde ist die begrenzte Reichweite der Magnetsteuerung. In den Versuchen lagen die äußeren Magnete nahe am Darm. Für den menschlichen Körper müsste dieser Abstand deutlich vergrößert werden.
„Unsere ersten Ergebnisse sind ermutigend, und wir freuen uns, zeigen zu können, dass das Grundprinzip machbar ist. Als Nächstes müssen wir die Herausforderungen bei Größe und Arbeitsabstand lösen und sicherstellen, dass die gesammelten Proben geschützt sind“, sagte Dai. „Wenn die Kapsel irgendwann klinisch validiert werden kann, könnte dieser Ansatz andere endoskopische Verfahren ergänzen, eine schonendere Probenahme ermöglichen und womöglich sichtbar machen, wie sich mikrobielle Gemeinschaften an verschiedenen Stellen im menschlichen Darm unterscheiden. Das könnte uns neue Informationen darüber liefern, wie vielfältig das Darmmilieu ist und wie es mit unserer Gesundheit zusammenhängt.“
