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Magen-Darm-Trakt

Bakterien-Sensor erkennt Blutungen

05.06.2018
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Von Christina Hohmann-Jeddi / Ein mit lebenden Bakterien besetzter Sensor zum Schlucken kann Echtzeitdaten aus dem Gastrointestinaltrakt (GIT) senden. In Versuchen mit Schweinen spürte das neu entwickelte Gerät Hämoglobin und damit Blutungen im Magen auf, berichten Forscher um Mark Mimee vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge im Fachjournal »Science« (DOI: 10.1126/ science.aas9315).

 

Der Sensor enthält gentechnisch veränderte Bakterien der Art Escherichia coli, die bei Kontakt mit Hämoglobin Licht emittieren. Diese Bakterien befinden sich in vier Kammern im Sensor, die jeweils durch eine semipermeable Membran von der Umgebung abgetrennt sind. 

 

In jeder Kammer befindet sich auch ein Phototransistor, der das Licht quantitativ wahrnimmt und die Information an einen Mikroprozessor im Sensor weitergibt, der wiederum Signale an einen Computer oder ein Smartphone in der Nähe senden kann. Der 3,8 cm lange Sensor benötigt 13 Mikrowatt Strom und enthält zur Versorgung eine 2,7-Volt-Batterie, die ihn den MIT-Forschern zufolge für 1,5 Monate antreiben kann.

 

In einer ersten Untersuchung mit einem Prototypen konnte dieser bei Schweinen korrekt erkennen, ob Blutungen im Magen vorlagen oder nicht. »Die meiste Arbeit in dieser Publikation war auf Blut ausgerichtet«, erklärt Mimee in einer Mitteilung des MIT. »Aber denkbar ist, dass man für alle möglichen Moleküle Bakterien entwickelt, die bei Kontakt mit Lichtproduktion reagieren.«

 

So stellten die Forscher auch Bakterien für den Sensor her, die auf den Entzündungsmarker Thiosulfat ansprechen und somit zur Diagnose von inflammatorischen Erkrankungen wie Morbus Crohn beitragen könnten. Zudem entwickelte das Team Bakterien, die das bakterielle Signalmolekül AHL und damit GIT-Infektionen detektieren. Für den ersten Versuch waren alle vier Kammern des Sensors mit der gleichen Bakterienart bestückt. Es sei aber denkbar, die Zahl der Kammern noch zu erhöhen und die einzelnen Kammern mit verschiedenen Bakterien zu beschicken, sodass mehrere Biomarker gleichzeitig untersucht werden könnten. Vor dem ersten Einsatz des Sensors bei Menschen soll dieser noch kleiner werden, um ihn besser schlucken und wieder ausscheiden zu können. /

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