Los investigadores esperan que el procedimiento permita nuevas investigaciones sobre el microbioma del sistema digestivo, así como las causas de enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer de colon y sus tratamientos.
El procedimiento descrito en línea el 11 de diciembre en Comunicaciones de la naturaleza implica la implantación quirúrgica de una ventana transparente en la piel abdominal de un ratón por encima del colon. Ya se están utilizando configuraciones similares para permitir miradas en vivo en el funcionamiento interno detallado del cerebro, médula espinal, hígado, pulmones y otros órganos. Imágenes de un colon vivo, sin embargo, es una propuesta más resbaladiza.
Un cerebro no se mueve mucho pero el colon lo hace, lo que dificulta la obtención de imágenes detalladas en una sola celda. Hemos desarrollado un sistema magnético que es lo suficientemente fuerte como para estabilizar el colon en su lugar durante la obtención de imágenes para obtener este nivel de resolución, pero se puede apagar rápidamente para permitir que el colon se mueva libremente ".
Xiling Shen, el Profesor Asociado de Ingeniería Biomédica de la Familia Hawkins en la Universidad de Duke
La inmovilización del colon para la obtención de imágenes es una tarea complicada para los métodos tradicionales como el pegamento o los puntos de sutura. En el mejor de los casos, pueden causar una inflamación que arruinaría la mayoría de los experimentos. En el peor de los casos, pueden causar obstrucciones. que puede matar rápidamente al ratón que se está estudiando.
Para evitar este problema, Shen desarrolló un dispositivo magnético que se parece mucho a una pequeña tira nasal de metal y se puede colocar de forma segura en el colon. Un campo magnético encaja el colon en su lugar y lo mantiene estable durante la toma de imágenes. pero una vez apagado deja el colon libre para moverse y funcionar normalmente.
Un órgano vital que alberga gran parte del microbioma del sistema digestivo, el colon puede verse afectado por enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal, trastornos funcionales gastrointestinales y cáncer. También juega un papel clave en la regulación del sistema inmunológico, y puede comunicarse directamente con el cerebro a través de los nervios sacros.
"Existe una gran necesidad de comprender mejor el colon, porque puede sufrir tantas enfermedades y desempeñar tantos roles con importantes implicaciones para la salud, "Dijo Shen. En el estudio, Shen y sus colegas llevaron a cabo varios experimentos de prueba de principio que proporcionan puntos de partida para futuras líneas de investigación.
Los investigadores colonizaron primero el colon de un ratón vivo con la bacteria E. coli, derivado de pacientes con enfermedad de Crohn, que había sido etiquetado con proteínas fluorescentes. Luego, los investigadores demostraron que podían rastrear la migración, crecimiento y declive de las bacterias durante más de tres días. Esta capacidad podría ayudar a los investigadores a comprender no solo cómo las bacterias antagónicas afectan el colon, Shen dice, pero las funciones positivas que pueden desempeñar los probióticos y qué cepas pueden ayudar mejor a las personas con trastornos gastrointestinales.
En el próximo experimento, los ratones se criaron con varios tipos de células inmunes fluorescentes. Luego, los investigadores indujeron inflamación en el colon y observaron cuidadosamente la activación de estas células inmunes. Shen dice, este enfoque podría usarse con varios tipos de células inmunes y enfermedades para comprender mejor cómo responde el sistema inmunológico a los desafíos.
Shen y sus colegas demostraron luego que podían etiquetar y rastrear las células madre epiteliales del colon asociadas con el cáncer colorrectal durante el tratamiento de radiación. También demostraron que podían observar cómo los nervios de todo el colon respondían a la estimulación del nervio sacro. una terapia emergente para el tratamiento de trastornos inmunológicos y de la motilidad tales como trastornos gastrointestinales funcionales y trastorno del intestino irritable.
"Si bien sabemos que la estimulación eléctrica de los nervios sacros puede aliviar los síntomas de estos trastornos gastrointestinales, Actualmente no tenemos idea de por qué ni de ninguna forma de optimizar estos tratamientos, ", Dijo Shen." Ser capaz de ver cómo las neuronas del colon responden a diferentes formas de onda, las frecuencias y amplitudes de estimulación serán invaluables para hacer de este enfoque una mejor opción para más pacientes ".
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