Winzige Lichtkapseln steuern gezielt Nervenzellen im Darm

Lichtkapseln zum Schlucken statt Skalpell – Forscher steuern den Darm von innen

Neue Lichtkapseln aktivieren gezielt Nervenzellen im Darm und könnten Verdauung, Stoffwechsel und Hormonproduktion präzise beeinflussen.

Der menschliche Darm ist weit mehr als ein Organ für die Verdauung. In seinem Geflecht aus Millionen Nervenzellen entstehen Signale, die tief in den Körper hineinwirken – sie steuern Hormone, Stoffwechsel und sogar die Psyche. Nicht ohne Grund sprechen Forscher vom „zweiten Gehirn“. Doch so komplex dieses System ist, so schwer ließ es sich bisher erforschen: Die gängigen Methoden waren invasiv, verlangten komplizierte Operationen und verfälschten die natürlichen Abläufe.

„Wenn man sich ansieht, wie wir bisher die neuronale Funktion im Darm untersuchen, ist das alles extrem grob“, sagt Khalil Ramadi von der NYU Tandon School of Engineering. „Wir haben schlicht keine guten Werkzeuge dafür.“

Lichtkapseln als neue Helfer

Nun hat sein Team eine überraschend elegante Lösung entwickelt: winzige Lichtkapseln, kaum größer als eine Tablette, die gezielt Nervenzellen im Darm aktivieren können. Sie eröffnen erstmals den Blick auf die enge Verbindung von Verdauung, Psyche und Stoffwechsel – und könnten helfen, zentrale Prozesse im Körper präziser zu beeinflussen.

„Die ICOPS-Kapseln (Ingestible Controlled Optogenetic Stimulation) werden einfach geschluckt, wandern durch den Verdauungstrakt und regen dort mit winzigen Mikro-LEDs bestimmte Nervenzellen an – oder hemmen deren Aktivität. Ein chirurgischer Eingriff ist nicht nötig“, heißt es in der Studie.

Präzisere Therapien möglich

Bei vielen Erkrankungen wie Reizdarm oder Gastroparese (verzögerte Magenentleerung) setzen Ärzte bislang Medikamente ein, die breit wirken und oft Nebenwirkungen haben. ICOPS verspricht einen anderen Weg: einzelne Nervenzellgruppen können gezielt stimuliert werden.

Das eröffnet neue Möglichkeiten bei Beschwerden wie:

verzögerter Magen- und Darmtätigkeit
Stoffwechselstörungen wie Diabetes
Essstörungen
hormonellen Fehlregulationen, die eng mit dem Darmnervensystem verknüpft sind

„Die Kapsel kann einzelne Nervenzellen aktivieren, ohne andere zu beeinflussen“, sagt Ramadi. Diese Präzision könnte Diagnostik und Therapie auf eine neue Grundlage stellen.

Kleine Technik mit großer Wirkung

Die Kapseln sind nur 18 Millimeter lang, 2,7 Millimeter breit und wiegen gerade einmal 0,22 Gramm. Ihre LEDs senden Licht mit einer Wellenlänge von 460 bis 470 Nanometern aus – genau im Bereich, den bestimmte Proteine in Nervenzellen aufnehmen können.

Der Antrieb erfolgt drahtlos über magnetische Induktion. Eine Batterie ist nicht nötig, dadurch bleiben die Geräte klein genug zum Schlucken und werden nach rund 20 Stunden wieder ausgeschieden.

Steuerung von Stoffwechsel und Hormonen

Besonders spannend ist das Potenzial der ICOPS-Kapseln für den Stoffwechsel. Erste Tests zeigen: Werden bestimmte Nervenzellen im Darm aktiviert, beeinflusst das direkt die Ausschüttung wichtiger Hormone.

Dazu zählen etwa:

die Regulierung von Appetit und Sättigungsgefühl
die Kontrolle des Blutzuckerspiegels
der Fettstoffwechsel

Für Patienten mit Übergewicht, Insulinresistenz oder Fettleber könnten sich dadurch neue Behandlungswege öffnen. Statt Medikamente im ganzen Körper wirken zu lassen, ließe sich die Behandlung auf die entscheidenden Regionen im Darm konzentrieren.

In Tierversuchen erwiesen sich die Lichtkapseln als unbedenklich. Selbst bei längerer Anwendung stieg die Temperatur im Gewebe nur um maximal zwei Grad Celsius – weit unterhalb kritischer Werte. „Die Kapsel funktioniert drahtlos, batteriefrei und völlig sicher“, versprechen die Entwickler.

Flexibel durch 3D-Druck

Hergestellt werden die Kapseln im 3D-Druckverfahren. Das transparente Material ist zu 80 Prozent lichtdurchlässig und erlaubt individuelle Anpassungen. So lassen sich auch LEDs in verschiedenen Farben einbauen – blau, grün oder rot. Jede Wellenlänge spricht andere Nervenzellen an. Rotes Licht hat zudem den Vorteil, tiefer ins Gewebe einzudringen und die Position der Kapseln leichter sichtbar zu machen.

Wenn Technik Medikamente maßgeschneidert freisetzt

Die ICOPS-Kapseln könnten langfristig Teil maßgeschneiderter Therapien werden. Denkbar ist, sie mit Wirkstofffreisetzungen zu kombinieren: Medikamente würden nur dort abgegeben, wo sie gebraucht werden, während die Kapsel gleichzeitig die Nervenzellen steuert.

Noch befindet sich die Entwicklung in einem frühen Stadium. Doch die bisherigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Technik nicht nur bei Magen-Darm-Erkrankungen, sondern auch bei hormonellen Störungen und psychischen Leiden, die eng mit der Darm-Hirn-Achse verbunden sind, Anwendung finden könnte.

Kurz zusammengefasst:

Neue Lichtkapseln könnten gezielt Nervenzellen im Darm steuern und so wichtige Körperfunktionen wie Verdauung, Hormonproduktion und Stoffwechsel beeinflussen – ohne Operation und ohne Batterie.
Erste Studien zeigen, dass diese Kapseln sicher sind und den Stoffwechsel direkt regulieren können, indem sie Hormone steuern, die Appetit, Sättigung, Blutzuckerspiegel und Fettverarbeitung beeinflussen.
Langfristig könnten die Lichtpillen personalisierte Therapien für Stoffwechselerkrankungen, Essstörungen, Reizdarm und andere Darmerkrankungen ermöglichen und völlig neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen.

Übrigens: Immer mehr Studien zeigen, wie stark der Darm unser Denken, Fühlen und Verhalten beeinflusst – über das Mikrobiom und die Darm-Hirn-Achse. Mehr dazu in unserem Artikel.