Insinyur MIT telah mengembangkan kapsul yang dapat ditelan yang bergetar di perut, mensimulasikan rasa kenyang dengan mengaktifkan reseptor regangan, yang dalam penelitian pada hewan mengurangi asupan makanan sekitar 40%. Pendekatan non-invasif ini, yang berpotensi berguna untuk mengendalikan berat badan, dipandang sebagai alternatif yang hemat biaya dibandingkan pengobatan obesitas saat ini.
Menelan perangkat sebelum makan dapat menimbulkan sensasi kenyang, menipu otak agar percaya bahwa sudah waktunya berhenti makan.
Saat Anda makan dalam porsi besar, perut Anda mengirimkan sinyal ke otak yang menciptakan perasaan kenyang, yang membantu Anda menyadari sudah waktunya berhenti makan. Perut yang penuh cairan juga dapat mengirimkan pesan-pesan ini, itulah sebabnya para pelaku diet sering kali disarankan untuk minum segelas air sebelum makan.
DENGAN Para insinyur kini telah menemukan cara baru untuk memanfaatkan fenomena tersebut, dengan menggunakan kapsul yang dapat ditelan dan bergetar di dalam perut. Getaran ini mengaktifkan reseptor regangan yang sama yang dirasakan saat perut buncit, sehingga menciptakan rasa kenyang yang ilusi.
Pada hewan yang diberi pil ini 20 menit sebelum makan, peneliti menemukan bahwa pengobatan ini tidak hanya merangsang pelepasan hormon yang menandakan rasa kenyang, tetapi juga mengurangi asupan makanan hewan tersebut sekitar 40 persen. Para ilmuwan masih harus mempelajari lebih banyak tentang mekanisme yang mempengaruhi berat badan manusia, namun jika penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa teknologi ini dapat digunakan dengan aman pada manusia, pil semacam itu mungkin menawarkan cara invasif minimal untuk mengobati obesitas, kata para peneliti.
“Bagi seseorang yang ingin menurunkan berat badan atau mengendalikan nafsu makan, dapat diminum sebelum makan,” kata Shriya Srinivasan PhD ’20, mantan mahasiswa pascasarjana MIT dan pascadoktoral yang kini menjadi asisten profesor bioteknologi di Universitas Harvard. “Ini bisa sangat menarik karena akan memberikan pilihan yang dapat meminimalkan efek samping yang kita lihat pada pengobatan farmakologis lain yang ada.”
Srinivasan adalah penulis utama studi baru yang diterbitkan hari ini di Kemajuan Ilmu Pengetahuan. Giovanni Traverso, seorang profesor teknik mesin di MIT dan ahli gastroenterologi di Brigham and Women’s Hospital, adalah penulis senior makalah ini.
Merasa kenyang
Ketika perut menjadi buncit, sel-sel khusus yang disebut mekanoreseptor merasakan peregangan tersebut dan mengirimkan sinyal ke otak melalui saraf vagus. Akibatnya, otak merangsang produksi insulinserta hormon seperti C-peptida, Pyy, dan GLP-1. Semua hormon ini bekerja sama untuk membantu orang mencerna makanannya, merasa kenyang, dan berhenti makan. Pada saat yang sama, kadar ghrelin, hormon pemicu rasa lapar, menurun.
Saat menjadi mahasiswa pascasarjana di MIT, Srinivasan tertarik pada gagasan untuk mengendalikan proses ini dengan meregangkan mekanoreseptor yang melapisi perut secara artifisial melalui getaran. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa getaran yang diterapkan pada otot dapat menimbulkan perasaan bahwa otot telah meregang lebih jauh dari yang sebenarnya.
“Saya bertanya-tanya apakah kita dapat mengaktifkan reseptor regangan di perut dengan menggetarkannya dan membuat mereka merasakan bahwa seluruh perut telah membesar, untuk menciptakan rasa kembung yang dapat memodulasi hormon dan pola makan,” kata Srinivasan.
Sebagai seorang postdoc di Institut Koch untuk Penelitian Kanker Integratif MIT, Srinivasan bekerja sama dengan laboratorium Traverso, yang telah mengembangkan banyak pendekatan baru untuk pemberian obat secara oral dan perangkat elektronik. Untuk penelitian ini, Srinivasan, Traverso, dan tim peneliti merancang kapsul seukuran multivitamin, yang mengandung unsur getar. Ketika pil, yang ditenagai oleh baterai oksida perak kecil, mencapai lambung, cairan asam lambung melarutkan membran agar-agar yang menutupi kapsul, melengkapi sirkuit elektronik yang mengaktifkan motor getar.
Insinyur MIT merancang kapsul yang dapat dimakan dan bergetar di dalam perut. Getaran ini mengaktifkan reseptor regangan yang sama yang merasakan ketika perut buncit, menciptakan rasa kenyang yang ilusi dan mengurangi nafsu makan. Pil semacam itu dapat menawarkan cara yang minimal invasif dan hemat biaya untuk mengobati obesitas. Kredit: Atas perkenan Shriya Srinivasan, Giovanni Traverso, MIT News
Dalam sebuah penelitian pada hewan, para peneliti menunjukkan bahwa ketika pil mulai bergetar, pil tersebut mengaktifkan mekanoreseptor, yang mengirimkan sinyal ke otak melalui rangsangan pada saraf vagus. Para peneliti melacak kadar hormon selama periode ketika perangkat bergetar dan menemukan bahwa mereka mencerminkan pola pelepasan hormon yang terlihat setelah makan, bahkan ketika hewan tersebut berpuasa.
Para peneliti kemudian menguji efek rangsangan tersebut terhadap nafsu makan hewan tersebut. Mereka menemukan bahwa ketika pil diaktifkan selama sekitar 20 menit, sebelum hewan diberi makanan, rata-rata mereka mengonsumsi 40 persen lebih sedikit dibandingkan ketika pil tidak diaktifkan. Hewan-hewan tersebut juga bertambah berat badannya lebih lambat selama periode ketika mereka diobati dengan pil getar.
“Perubahan perilaku sangat besar, dan hal ini menggunakan sistem endogen, bukan terapi eksogen. Kami memiliki potensi untuk mengatasi beberapa tantangan dan biaya yang terkait dengan pemberian obat biologis dengan memodulasi sistem saraf enterik,” kata Traverso.
Versi pil saat ini dirancang untuk bergetar selama sekitar 30 menit setelah tiba di perut, namun para peneliti berencana untuk menjajaki kemungkinan mengadaptasinya agar tetap berada di perut untuk jangka waktu yang lebih lama, sehingga dapat dihidupkan dan dimatikan. secara nirkabel sesuai kebutuhan. Dalam penelitian pada hewan, pil melewati saluran pencernaan dalam waktu empat atau lima hari.
Studi tersebut juga menemukan bahwa hewan tersebut tidak menunjukkan tanda-tanda penyumbatan, perforasi, atau dampak negatif lainnya selama pil berada di saluran pencernaannya.
Pendekatan alternatif
Pil jenis ini bisa menawarkan alternatif terhadap pendekatan yang ada saat ini dalam mengobati obesitas, kata para peneliti. Intervensi nonmedis seperti diet dan olahraga tidak selalu berhasil, dan banyak intervensi medis yang ada bersifat cukup invasif. Ini termasuk operasi bypass lambung, serta balon lambung, yang tidak lagi digunakan secara luas di Amerika Serikat karena alasan keamanan.
Obat-obatan seperti agonis GLP-1 juga dapat membantu penurunan berat badan, namun kebanyakan obat tersebut harus disuntikkan, dan harganya tidak terjangkau bagi banyak orang. Menurut Srinivasan, kapsul MIT dapat diproduksi dengan biaya yang terjangkau bagi orang-orang yang tidak memiliki akses terhadap pilihan pengobatan yang lebih mahal.
“Bagi sebagian besar populasi, beberapa terapi yang lebih efektif untuk mengatasi obesitas sangatlah mahal. Dalam skala besar, perangkat kami dapat diproduksi dengan harga yang cukup hemat biaya,” katanya. “Saya ingin melihat bagaimana hal ini akan mengubah perawatan dan terapi bagi orang-orang di lingkungan kesehatan global yang mungkin tidak memiliki akses terhadap beberapa pilihan yang lebih canggih dan mahal yang tersedia saat ini.”
Para peneliti sekarang berencana mencari cara untuk meningkatkan produksi kapsul, yang memungkinkan uji klinis pada manusia. Studi semacam itu penting untuk mempelajari lebih lanjut tentang keamanan perangkat, serta menentukan waktu terbaik untuk menelan kapsul sebelum makan dan seberapa sering kapsul perlu diberikan.
Referensi: “Stimulan bioelektronik yang dapat ditelan dan bergetar memodulasi reseptor regangan lambung untuk rasa kenyang yang ilusi” oleh Shriya S. Srinivasan, Amro Alshareef, Alexandria Hwang, Ceara Byrne, Johannes Kuosmanen, Keiko Ishida, Joshua Jenkins, Sabrina Liu, Wiam Abdalla Mohammed Madani, Alison M .Hayward, Niora Fabian dan Giovanni Traverso, 22 Desember 2023, Kemajuan Ilmu Pengetahuan.
DOI: 10.1126/sciadv.adj3003
Penulis makalah lainnya termasuk Amro Alshareef, Alexandria Hwang, Ceara Byrne, Johannes Kuosmann, Keiko Ishida, Joshua Jenkins, Sabrina Liu, Wiam Abdalla Mohammed Madani, Alison Hayward, dan Niora Fabian.
Penelitian ini didanai oleh Institut Kesehatan NasionalNovo Nordisk, Departemen Teknik Mesin di MIT, Schmidt Science Fellowship, dan National Science Foundation.
