Organchip-Technologie verbessert die Untersuchung des Darms für die personalisierte Medizin

Forscher haben eine Organchip-Technologie entwickelt, bei der menschliche Darmzellen von Spendern verwendet werden, die Vorteile gegenüber Organoiden bietet und neue Möglichkeiten für die personalisierte Medizin bietet.

Innerhalb der Darmzotten. Bildnachweis:Mopic/ Shutterstock.com

Um zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise des Dünndarms bei Gesundheit und Krankheit beizutragen, Forscher hatten „Organoide“ entwickelt, indem sie Darmstammzellen aus menschlichen Biopsien isolierten.

Obwohl diese Organoide alle im Darm vorkommenden Zelltypen bilden, sie wachsen als Zysten, wobei ihre Zelloberfläche einem geschlossenen Lumen zugewandt ist, anstatt dem Inhalt des Darms ausgesetzt zu sein, Dadurch wird die Untersuchung von Prozessen wie dem Nährstoff- und Arzneimitteltransport verhindert, die die Darmbarriere betreffen.

Organoiden fehlen auch das Gefäßsystem und die mechanischen Bewegungen, die bei der Peristaltik und dem Blutfluss auftreten. die für die Regeneration des Darms und viele andere Verdauungsprozesse benötigt werden. Um diese Probleme anzugehen, Forscher des Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering haben ein mikrofluidisches „Organ-on-a-chip“-Kulturgerät entwickelt.

Donald Ingber und Kollegen isolierten menschliche Darmzellen aus einem Tumor und kultivierten sie in einem von zwei Kanälen, die durch eine Membran von Endothelzellen aus Blutgefäßen im benachbarten Kanal getrennt waren.

Dieser Darmchip bildete das Zottenepithel des normalen Darms nach. was bedeutet, dass Forscher die Peristaltik und die Darmfunktion untersuchen könnten. Jedoch, es erlaubte nicht die Untersuchung von Prozessen, die normale Darmzellen von einzelnen Spendern verwenden, Dies ist entscheidend für die Analyse patientenspezifischer Reaktionen für die personalisierte Medizin.

Jetzt, Ingber und sein Team haben diese Einschränkung angegangen, indem sie den organoiden Ansatz zur Isolierung von Darmstammzellen aus menschlichen Biopsien verwendet haben. durch Aufbrechen der Organoide und Züchten der patientenspezifischen Zellen innerhalb des Darmchips. Diese Zellen bilden spontan Darmzotten, die dem Kanallumen und dem Epithel in enger Anlagerung an das mikrovaskuläre Endothel des menschlichen Darms zugewandt sind.

Dieser Ansatz stellt ein neues Sprungbrett für die Erforschung normaler und krankheitsbedingter Prozesse auf hochpersonalisierte Weise dar, einschließlich des Transports von Nährstoffen, Verdauung, verschiedene Darmerkrankungen, und Darminteraktionen mit kommensalen Mikroben sowie Krankheitserregern, “

Donald Ingber, das Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering

Ingbers Team wendet nun denselben Ansatz auf verschiedene Teile des Darms an, die sich in ihrer Funktion und Krankheitsanfälligkeit unterscheiden.

"In der Zukunft, Solche Bemühungen könnten es uns ermöglichen, die Interaktionen zwischen Mensch und Mikrobiom viel besser zu verstehen, modellhafte Mangelernährungserkrankungen und entzündliche Erkrankungen des Darms, und führen personalisierte Drogentests durch, " sagt Co-Erstautor der Studie Alessio Tovaglieri (Departement für Gesundheitswissenschaften und Technologie der ETH Zürich, Schweiz).

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