O biorreator gastrointestinal é um tipo de dispositivo biológico que utiliza o sistema gastrointestinal animal como "sistema de cultura natural", usando seu ambiente fisiológico para obter proteínas alvo, síntese de substâncias ativas ou regulação da flora intestinal, o cenário de aplicação se concentra principalmente em:Biomedicina, agricultura, indústria alimentar, pesquisa de saúde intestinalOutras áreas são as seguintes:
Esta é uma das principais aplicações de biorreatores gastrointestinais, com a vantagem de aproveitar o sistema de expressão celular e os mecanismos de secreção naturais do trato gastrointestinal animal para produzir medicamentos recombinantes de alta atividade a baixo custo.
Expressão de proteínas medicinaisModificar as células epiteliais intestinais de animais (como coelhos, suínos, ovelhas, etc.) através de engenharia genética para que elas expressem específicamente proteínas medicinais alvo no trato gastrointestinal, comoLacteferrina humana, insulina, hormônio do crescimento, fragmentos de anticorposEsperem. Essas proteínas são excretadas com as secreções intestinais ou fezes e purificadas por isolamento para produzir medicamentos que são mais baratos do que a produção em tanques convencionais e com atividades proteicas mais próximas do estado natural.
Desenvolvimento de vacinas oraisImportar os genes do antígeno da vacina para a flora intestinal hospedeira ou para as células intestinais, permitindo que o trato gastrointestinal mantenha a expressão do antígeno. Após a ingestão animal, o antígeno pode estimular a resposta imunológica da mucosa intestinal, produzindo anticorpos da mucosa (IgA).Produção in situ e imunização de vacinas oraisÉ adequado para a prevenção de doenças infecciosas intestinais (como rotavírus, infecção por E. coli, etc.) e não requer transporte de cadeia fria, o uso é mais conveniente.
Síntese in situ de aditivos para raçõesModificar a flora simbiótica intestinal de animais de criação (galinhas, suínos, vacas) para que sintetizem nutrientes essenciais para os animais no trato gastrointestinal, como:Aminoácidos (lisina, eionina), vitaminas (grupos B, K), agentes enzimáticos (botanase, amilase)Esperem. Isso pode reduzir a adição de aditivos artificiais na ração, reduzir os custos de cultivo e, ao mesmo tempo, melhorar a eficiência da absorção de nutrientes e promover o crescimento animal.
Prevenção e controle de doenças intestinais em animaisConstruir um biorreator gastrointestinal que expressa peptídeos antibacterianos e fatores probióticos, regulando o equilíbrio da flora intestinal, inibindo a reprodução de bactérias nocivas (como Salmonella, Psoriasis gaseosa), fortalecendo a imunidade animal, reduzindo o uso de antibióticos e reduzindo o risco de doenças durante o processo de cultivo.
Preparação de substâncias ativas funcionaisUtilizando biorreatores gastrointestinais microbianos (por exemplo, bactérias lácticas engenhadas, leveduras) para sintetizar ingredientes ativos necessários para alimentos energéticos em ambientes que simulam o intestino humano, por exemplo:Probióticos, probióticos, ácidos graxos de cadeia curta, péptidos antioxidantesEsperem. Estes ingredientes podem ser adicionados diretamente ao iogurte, pó de refeição e alimentos saudáveis para regular o intestino, antioxidantes e outros efeitos.
Utilização de resíduos alimentaresA utilização de resíduos agrícolas ou de processamento de alimentos (como pasta, resíduos de feijão, cascas de frutas) em biorreatores gastrointestinais biônicos, utilizando o efeito da fermentação da flora intestinal, transformando a celulose, a semicelulose dos resíduos em rações proteicas comestíveis ou matérias-primas de alimentos fermentados, para alcançar a reciclagem de recursos.
Pesquisa da flora intestinal e mecanismos da doença: ConstruçãoBioreatores gastrointestinais biônicos in vitro(Simular o ambiente fisiológico do estômago-intestino delgado-intestino grosso humano, incluindo temperatura, pH, permutação, composição da flora, etc.) é usado para estudar os mecanismos de interação da flora intestinal com o hospedeiro, bem como a associação do desequilíbrio da flora com doenças como obesidade, diabetes, doenças inflamatórias do intestino, fornecendo uma base teórica para a prevenção e tratamento da doença.
Triagem personalizada de nutrição e medicamentosSimular as características intestinais de diferentes populações (por exemplo, tipo de flora, capacidade metabólica) com base em reatores biônicos in vitro, selecionar regimes alimentares personalizados adequados a uma população específica ou avaliar a absorção e o metabolismo de medicamentos no intestino e otimizar os tipos de medicamentos (por exemplo, preparações de liberação lenta orais).
Utilizando biorreatores gastrointestinais construídos com microbiota intestinal engenhada para degradar poluentes difíceis de degradar no ambiente, por exemplo, permitindo que a microbiota intestinal de um animal específico se degrade no solo ou na águaResíduos de pesticidas, micropartículas de plásticoPor exemplo, através dos processos de alimentação e metabolismo dos animais, o tratamento inofensivo dos poluentes é alcançado.