La ricerca di un interruttore per accendere la fame

Maggie Chen

Ammettiamolo, mangiare è piuttosto piacevole: fare uno spuntino con una manciata di patatine croccanti o trangugiare una grande porzione di stufato, per poi sdraiarsi sul divano in una nebbia di piacere sazio. Ma rivolgi un pensiero a coloro che vivono nel costante terrore dell'ora dei pasti. Mangiare, per alcuni, è estremamente doloroso. Quando il tuo sistema digestivo non funziona come dovrebbe, nausea o vomito possono arrivare già dopo pochi bocconi. Oppure un pasto mal digerito può provocare stitichezza, gonfiore e disagio duraturo. I problemi di digestione sono molto più comuni di quanto si possa pensare: si ritiene che circa 60-70 milioni di persone negli Stati Uniti abbiano qualche forma di malattia gastrointestinale.

Una condizione particolarmente fastidiosa è la gastroparesi, in cui il passaggio del cibo attraverso lo stomaco viene notevolmente rallentato. Colpisce poco meno del 2% della popolazione statunitense e i suoi sintomi possono essere gravi: diminuzione dell’appetito, nausea e vomito. La maggior parte dei pazienti gestisce la propria condizione con qualche forma di restrizione dietetica, ma nei casi più gravi sono necessari trattamenti invasivi, che comprendono l'alimentazione tramite sonda, dispositivi impiantati o un intervento chirurgico. "È un'area davvero bisognosa per la quale non esistono terapie altamente efficaci", afferma Suneil Koliwad, endocrinologo dell'UC San Francisco.

I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno lavorato a una soluzione migliore. Hanno sviluppato una minuscola pillola che, una volta ingerita, può inviare impulsi elettrici attraverso il rivestimento dello stomaco per far muovere le cose. In una ricerca recentemente pubblicata su Science Robotics, il team ha dimostrato che la pillola aumenta i livelli di ormoni che aumentano l’appetito e riducono la nausea. Sperano che un giorno possa fungere da efficace terapia non invasiva per coloro che soffrono di gastroparesi o altri disturbi alimentari, essendo essenzialmente un interruttore temporaneo che può essere attivato per stimolare la fame e la digestione.

La sensazione di fame e il passaggio del cibo sono controllati da un ricco insieme di ormoni e nervi all’interno del corpo, noto come asse intestino-cervello. "L'intestino ha il secondo maggior numero di neuroni dopo il cervello", afferma Khalil Ramadi, bioingegnere della New York University e uno dei coautori dello studio. Quando questo asse intestino-cervello viene interrotto, a causa di un disturbo alimentare o del diabete, si ipotizza che possa verificarsi qualcosa come la gastroparesi. Per risolvere un problema digestivo, è su questo asse che concentrarsi.

Quindi è qui che è iniziata la squadra. Una delle terapie più invasive per la gastroparesi grave è chiamata stimolazione elettrica gastrica, in cui gli elettrodi vengono impiantati chirurgicamente sotto la pelle dell'addome per generare impulsi elettrici nello stomaco. La ricerca sui maiali ha dimostrato che questo aumenta i livelli di grelina, un ormone associato all’induzione della fame e alla riduzione della nausea. Giovanni Traverso, ingegnere meccanico del MIT e leader dello studio, si chiedeva se esistesse un modo per rendere la terapia meno invasiva, riducendo al minimo la necessità di un intervento chirurgico.

Traverso, Ramadi e il team hanno deciso di creare qualcosa di ingeribile che potesse imitare gli effetti della stimolazione elettrica gastrica. Si sistemarono su una capsula di pochi millimetri rivestita da una serie di elettrodi in grado di generare impulsi elettrici nello stomaco una volta ingeriti. Includendo una batteria e un timer all'interno della capsula, la piccola pillola invierebbe quegli impulsi elettrici per un periodo di tempo prestabilito, quindi si spegnerebbe e passerebbe attraverso il resto del sistema digestivo, finendo infine nella toilette.

Lauren Goode

Lauren Goode

Giuliano Chokkattu

Will Cavaliere

Mettere qualcosa di elettrico nell'ambiente umido e appiccicoso dello stomaco si è rivelato un compito arduo. Secondo James McRae, uno studente laureato del laboratorio di Traverso e un altro coautore dello studio, gli elettrodi dovevano aderire al rivestimento del muco dello stomaco per trasmettere con successo gli stimoli elettrici. Il problema è che il rivestimento del muco secerne grandi quantità di fluido, formando uno strato che tipicamente ostacolerebbe la conduttività elettrica.