Capsule ingerabile pentru stimulare optogenetică intestinală

Pe 15 august 2025, un studiu publicat în revista Advanced Materials Technologies de către o echipă de cercetători de la NYU Tandon School of Engineering și NYU Abu Dhabi (NYUAD), condusă de prof. Khalil Ramadi, propune o soluție revoluționară pentru investigarea sistemului nervos enteric. Este vorba despre o capsulă ingerabilă denumită ICOPS (Ingestible Controlled Optogenetic Stimulation), care permite stimularea optogenetică a neuronilor intestinali fără a fi nevoie de intervenții chirurgicale invazive.

Context

Sistemul nervos enteric, supranumit adesea „al doilea creier” al organismului, este format din milioane de neuroni care controlează procesele digestive. Studierea sa s-a dovedit deosebit de dificilă, deoarece metodele actuale sunt invazive, necesitând implanturi sau intervenții chirurgicale complexe care pot altera funcționarea fiziologică normală a intestinului. Deși optogenetica – o tehnologie care permite controlul activității neuronale prin lumină – este utilizată pe scară largă în neuroștiințele cerebrale încă din anii 2000, aplicarea sa în cercetarea gastrointestinală a fost limitată tocmai din cauza lipsei unor metode neinvazive de administrare a stimulării luminoase.

Despre studiul actual

Echipa coordonată de Khalil Ramadi a dezvoltat ICOPS – o capsulă ingerabilă de dimensiuni suficient de reduse pentru a putea fi utilizată la rozătoare, dar care oferă o funcționalitate avansată. Aceasta este concepută să:

• Emită lumină direcționată către regiuni specifice ale tractului gastrointestinal;

• Activeze selectiv neuronii modificați genetic pentru a răspunde la lumină (prin tehnici optogenetice);

• Funcționeze fără baterie, fiind alimentată wireless prin inducție magnetică de la un transmițător extern;

• Se deplaseze natural prin intestin, fiind eliminată în mod fiziologic în decurs de 1–2 zile.

Dispozitivul a fost fabricat integral prin imprimare 3D, fără a necesita infrastructură complexă de tip „cleanroom”, ceea ce permite o producție scalabilă și accesibilă pentru testele pe animale.

Capsula conține:

• micro-LED-uri integrate;

• bobine personalizate pentru captarea energiei;

• un design care permite funcționarea wireless la animale în mișcare liberă, o premieră pentru acest tip de tehnologie.

Aceasta nu este prima tehnologie de acest tip dezvoltată în laboratorul lui Ramadi. ICOPS se alătură altor două capsule inovatoare:

• FLASH, care utilizează stimulare electrică;

• IMAG, care permite localizarea capsulei în intestin cu ajutorul câmpurilor magnetice.

Rezultate

În studiul publicat, cercetătorii au demonstrat:

• Controlul eficient și non-invaziv al sistemului nervos enteric prin lumină, fără intervenții chirurgicale;

• Posibilitatea de a activa neuronii intestinali cu precizie spațială ridicată, în funcție de regiunea tractului digestiv în care se află capsula;

• Viabilitatea utilizării capsulei în modele animale mici (șobolani), oferind o platformă pentru experimente în condiții fiziologice naturale;

• Funcționarea fiabilă în regim wireless, inclusiv în timpul mișcărilor libere ale animalelor – o limitare importantă a metodelor anterioare, care necesitau cabluri optice implantate.

Pe lângă stimularea optogenetică, cercetătorii evidențiază faptul că activarea neuronală în intestin poate induce modificări hormonale cu impact metabolic, deschizând noi perspective în:

• Tratamentul bolilor metabolice (precum diabetul zaharat de tip 2 sau obezitatea);

• Terapia tulburărilor de motilitate intestinală, cum ar fi gastropareza;

• Intervențiile în tulburările de comportament alimentar, unde activarea direcționată a unor circuite enterice ar putea corecta dezechilibrele de sațietate și foame.

Potrivit lui Ramadi:

„Nu avem în prezent agenți prokinetici sau antikinetici cu adevărat eficienți. Există doar medicamente care grăbesc sau încetinesc per ansamblu tranzitul intestinal, dar nu direcționate.”

Perspective și implicații

Studiul reprezintă un salt tehnologic important pentru cercetarea gastrointestinală, oferind o platformă modulară care, în viitor, ar putea permite:

• Administrarea țintită de medicamente în regiuni specifice ale intestinului;

• Stimulare electrică dirijată;

• Utilizare în cercetarea hormonală și neurogastroenterologică la scară largă.

Deși aplicabilitatea clinică este încă departe – probabil la peste un deceniu distanță –, acest nou instrument deschide perspective pentru tratamente de precizie, în special în boli în care intervențiile sistemice sunt ineficiente sau cu efecte secundare semnificative.