Science子刊：吃下这颗机器胶囊，快速产生饱腹感，帮助安全、高效减肥

来源：生物世界 2023-12-25 11:30

研究团队将其应用于两个代表重大临床挑战的案例中——阿片类药物诱导的呼吸抑制和睡眠呼吸暂停。

当吃了一顿大餐，你的胃会向大脑发送信号，产生饱腹感，从而让你意识到是时候停止进食了。当胃里充满液体也能发送这些信号，这也是为什么节食者经常被建议在进食前喝一杯水。

麻省理工学院的工程师们现在提出了一种利用这种现象的新方法，使用一种可摄入的胶囊，在胃内振动。这些振动激活了当胃膨胀时感知的拉伸受体，创造出一种虚假的饱腹感。

2023年12月，Giovanni Traverso团队在Science Advances期刊发表了题为：A vibrating ingestible bioelectronic stimulator modulates gastric stretch receptors for illusory satiety的研究论文。

该了一种可食用振动生物电子刺激器（VIBES），它会在胃里振动，这些振动会激活胃部的拉伸感受器，产生一种虚假的饱腹感，从而减少食欲。

研究团队在猪身上进行了测试，在进食前20分钟服下这种机器胶囊，不仅刺激了饱腹感相关激素的释放，还使它们的食物摄入量减少了约40%。如果进一步的研究表明这种技术可以安全地用于人类，这种机器胶囊可能会提供一种、经济的方法来治疗肥胖症。

论文第一作者（现为哈佛大学助理教授）Shriya Srinivasan博士表示，对于想要减肥或控制食欲的人来说，可以在餐前服用这个药丸。这可能非常有趣，因为它提供了一个选择，可以最小化我们看到的其他减肥药物治疗时带来的副作用。

饱腹感

当胃部膨胀时，被称为机械感受器的特殊细胞会感知到这种拉伸，并通过迷走神经向大脑发送信号。因此，大脑会刺激的产生，以及C肽、YY肽和GLP-1等激素的产生。所有这些激素共同作用，帮助食物，产生饱腹感，并让人停止进食。同时，胃饥饿素、胰素的水平下降。

在麻省理工学院读研究生时，Shriya Srinivasan对通过振动来控制这一过程产生了兴趣，也就是通过人为地拉伸胃部的机械感受器。此前的研究表明，对肌肉施加振动可以诱发比肌肉拉伸更深远的感觉。

那么，我们是否可以通过震动胃部的拉伸受体，让它们感知到整个胃部已经膨胀，从而产生一种虚假的饱腹感，进而调控激素的产生和饮食模式？

可食用机器胶囊

近年来，科学家们一直在开发可食用设备。与心脏起搏器等植入式装置不同，可食用设备使用方便，不需要进行外科手术植入，只需口服吞入即可。

早在2019年，麻省理工学院（MIT）的Robert Langer、Giovanni Traverso团队在Science期刊发表论文，开发了一种可食用机器胶囊，这种胶囊能够通过口服到达胃部后向胃壁注射胰岛素，从而降。此后，该团队进一步改进这种机器胶囊，用于递送和mRNA等大分子药物。

在Giovanni Traverso实验室做博士后期间，Shriya Srinivasan得以实现之前的设想，他们设计了一款复合维生素片大小的可食用机器胶囊，其中包含一个振动马达，当这个由氧化银电池供电的胶囊到达胃部后，酸性胃液会溶解覆盖胶囊表面的胶状膜，完成激活振动马达的电路。

可食用振动生物电子刺激器（VIBES）的概念及其远原理

研究团队在动物实验中发现，一旦机器胶囊开始振动，它就会激活胃部机械感受器，通过刺激迷走神经向大脑发送信号。研究团队在胶囊振动期间追踪了激素水平，发现它们反映了进餐后的激素释放模式，即胰岛素（Insulin）、C肽（C-peptide）、YY肽（Pyy）和胰高糖素样肽-1（GLP-1）等激素的水平增加，胃饥饿素（Ghrelin）、胰高血糖素（Glucagon）水平下降，即使动物已经禁食。而且，这个过程不会增加血糖水平。

VIBES通过胃迷走神经传入神经调节产生代谢饱腹感错觉

然后，研究团队测试了这种机器胶囊产生的振动刺激对动物食欲的影响。他们发现，当机器胶囊被激活约20分钟后，再给动物提供食物，它们的平均食物摄入量比未激活机器胶囊时减少了40%。而且，在使用机器胶囊治疗期间，它们的体重增加也更慢。

VIBES对食物摄入和体重增加的影响

论文通讯作者Giovanni Traverso教授表示，这个机器胶囊带来的行为变化是深远的，这是利用身体的内源性系统而不是任何外源性治疗。我们有潜力通过调节肠道神经系统来克服当前的生物制剂减肥药物的一些挑战和高成本问题。

目前的机器胶囊版本在到达胃部后能够振动约30分钟，研究团队计划探索将其改为在胃部停留更长时间的可能性，并且可以在胃部根据需要无线开启和关闭。在动物研究中，这个机器胶囊在4-5天内通过道排出体外。该研究还显示，其在消化道内时，动物没有表现出任何阻塞、或其他负面影响的迹象。

一种替代减肥的新方法

研究团队表示，这种类型的机器胶囊可以提供一种替代目前治疗肥胖的新方法。非医疗干预措施（例如饮食和运动）并不总是有效。一些医疗干预措施（胃旁路手术、植入胃气球等）虽然有效，但这种有创方法，由于安全问题已经不再广泛使用。

药物类减肥方式，例如GLP-1受体激动剂，也可以帮助有效减肥，但通常需要频繁、长期注射给药，而且长期使用的价格并不低，这都让许多人难以负担。

研究团队表示，对于许多人来说，一些有效的肥胖治疗方法非常昂贵。该研究开发的机器胶囊，在规模化生产时，具有很好的成本效益，从而帮助那些无法获得昂贵的人们更好地体重，维持健康。

据悉，该团队目前正在进一步探索该机器胶囊的安全性，并确定餐前服用该胶囊的最佳时间和服用频率，还在探索扩大这一机器胶囊生产的方法，从而让进一步的人体临床试验成为可能。

值得一提的是，2023年11月18日，Giovanni Traverso等人在Device 期刊发表了题为：First-in-human trial of an ingestible vitals-monitoring pill的研究论文。

该研究开发了一款可食用的生命体征监测药丸（VM药丸），并进行了首次人体试验。该药丸可以安全地从人体内部实时监测呼吸和心率等生命体征。

研究团队表示，该设备只需要吞服下，就可以在不去医院的情况下提高和监测多种疾病的能力，而且比传统医疗设备要便宜得多，可为患者提供更多医疗保健机会。

生命体征是为临床决策提供信息的核心信号。该研究开发了一种生命体征监测药丸（VM药丸），VM药丸在吞服后，可以通过监测与呼吸和心脏跳动有关的身体的微小振动，从而实时监测和评估呼吸频率（RR）和心率（HR）。

研究团队将其应用于两个代表重大临床挑战的案例中 阿片类药物诱导的呼吸抑制和睡眠呼吸暂停。

论文通讯作者Giovanni Traverso表示，目前的VM药丸能够在人体内停留大约一天时间，但未来可以对该设备进行升级，使其能够在消化系统中停留更长时间，并能够在检测到阿片类药物使用过量等症状后，自动释放缓解药物。在未来，阿片类药物过量使用者，以及其他呼吸和心脏疾病等疾病患者，都有望从这种可食用设备中获益。

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