| dc.description.abstract | The understanding of the role of microorganisms in human health and disease has rapidly expanded in recent years. The emerging field of microbial therapeutics refers to the notion of introducing exogenous microbes to the human body in order to establish a balance in the microbial communities of the host, thereby obtaining beneficial health effects. However, using microbes for therapeutic means has given rise to controversy in the scientific community. In particular, probiotics and its proclaimed health benefits suffer from much debate and questionable study results. Instead, approaches involving whole microbiotas, such as fecal microbiota transplantations (FMTs), are displaying impressive results in the treatment of certain diseases and disorders. Here, the use of in vitro cultivated gut microbiota offers a less expensive, more controlled, and possibly more consistent treatment than FMT. However, both FMT and in vitro cultivated microbiota rely on cumbersome endoscopic interventions to deliver the product, suggesting that there is a potential for developing novel delivery systems for such microbiota-based approaches, e.g. oral delivery.
In the present work, a critical review of microbial therapeutics is provided, which addresses the controversy in probiotic research in relation to microbiota-based therapies. In addition, the possibilities for oral delivery systems of microorganisms are explored, focusing on microencapsulation systems and delivering an overview of the hurdles for microbial delivery.
Next, an experimental study was conducted on a putative oral delivery microencapsulation system for the in vitro cultivated microbiota product ‘Anaerobically Cultivated Human Intestinal Microbiota’ (ACHIM). The ACHIM bacteria were successfully immobilized in Ca-alginate microbeads, manifesting the first-ever microencapsulation of a microbiota-based product. The alginate-bacteria beads were exposed to simulated gastrointestinal (GI) conditions and a fluorescent viability assay was used to address the viability of the entrapped bacteria. Following sequential exposure to a simulated gastric fluid (SGF) and a simulated intestinal fluid (SIF), the beads were found to stay intact during gastric exposure but rapidly dissolved in a matter of seconds to minutes in SIF, indicating potential targeted delivery to the intestines. The viability data showed signs of bacterial cell loss in the low pH environment of SGF. However, there was variability in the viability data between similar experiments, suggesting that methodological issues such as varying degrees of exposure to oxygen between experiments could potentially have had significant impacts on the bacteria. In conclusion, the experimental study indicates a potential for applying microencapsulation technologies to next-generation microbiota-based products. | |
| dc.description.abstract | Forståelsen av mikrobenes rolle i sykdom og helse har økt betydelig de siste årene. Mikrobiell terapi er et voksende fagfelt som sikter mot å bruke mikroorganismer for å gi gunstige helseeffekter ved å sørge for balanserte mikrobielle miljøer på og i menneskekroppen. Bruken av mikrober for terapi har ført til mange diskusjoner i det vitenskapelige samfunnet, spesielt når det gjeler effekten av probiotiske produkter. Metoder som benytter seg av fullstendige mikrobiotaer, som for eksempel fekal mikrobiota transplantasjon (FMT), viser derimot sterke indikasjoner på å gi terapeutiske effekter i visse sykdommer og lidelser. Her kan bruken av in vitro kultivert tarm-mikrobiota tilby en billigere, mer kontrollert og muligens mer konsekvent behandling enn FMT. Likevel baserer både dagens FMT og mikrobiota-baserte tilnærminger seg på endoskopi, som er en tungvint måte å levere produktene på. Derfor burde det være motivasjon og muligheter for å utvikle nye leveringsmetoder for slike prosedyrer, som for eksempel oral levering.
I det følgende arbeidet presenteres en kritisk gjennomgang av den vitenskapelige litteraturen på mikrobiell terapi, hvor kontroversen rundt probiotika adresseres i forhold til mikrobiota-baserte terapier. I tillegg utforskes mulighetene for orale leveringssystemer av mikrober, og det gis en oversikt over noen av hindringene som finnes for mikrobiell levering.
Det ble også utført en eksperimentell studie i dette arbeidet. Studien undersøker mulighetene for et oralt mikroinnkapslingssystem av et in vitro kultivert mikrobiota-produkt kalt «Anaerobically Cultivated Human Intestinal Microbiota» (AHCIM). ACHIM-bakterier ble immobilisert i mikrokuler av Ca-alginat, og det vises til første gangen et mikrobiota-basert produkt har blitt mikroinnkapslet. Alginatkulene med bakterier ble eksponert for simulerte mage- og tarm-omgivelser, og en fluorescens-basert levedyktighetsanalyse ble brukt for å vise til levedyktigheten til de innkapslede bakteriene. Det ble vist at alginatkulene muligens kunne tilby målrettet levering til tynntarmen ettersom at kulene holdt seg intakte i en simulert magesyrevæske (SGF), og at de gikk i oppløsning etterfulgt av eksponering til en simulert tarmvæske (SIF). Levedyktighetsdataene indikerte at noen bakterier døde i SGF. Likevel var det variabilitet i levedyktighetstallene mellom like eksperimenter, noe som kunne antyde at metodiske problemer, som for eksempel ulik eksponering for oksygen mellom eksperimentene, kunne føre til signifikante innvirkninger på bakteriene. Det ble konkludert med at det finnes potensielle bruksområder for mikroinnkapslingssystemer for utviklingen av neste-generasjons mikrobiota-baserte produkter. | |
