Tutkijat suunnittelevat kokeellisen suolen ja aivojärjestelmän laboratoriolautaselle

Tämä on vaikuttava kudos, kemiallinen, ja sähkötekniikka. Tiimi suunnitteli sirun, joka voisi tukea useita kudostyyppejä ja integroida kemialliset ja sähköiset anturit, jotka pystyvät luotettavasti vastaanottamaan kudosten välillä tapahtuvan hienovaraisen signaloinnin reaaliajassa. "

David Rampulla, PhD, Synteettisen biologian ohjelman johtaja, National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB)

Lopullinen sirumuotoilu sisältää sen, mitä tiimi kuvailee transwell -järjestelmäksi. Siinä on erillinen osasto "minisuolalle", joka koostuu endoteelisoluista, jotka muodostavat suolen limakalvon mallin, ja erillinen osasto "mini-aivoille", "Mallihermosto, joka koostuu vatsan hermojohdosta, joka on leikattu ravusta.

Rapuhermoa käytettiin, koska rapu on ollut katkottu eläinmalli suolen ja aivojen akselin signaloinnin tutkimiseen. Nesteyhteys kahden osaston välillä mahdollisti signalointimolekyylien liikkeen ja seurannan.

Suunniteltuaan ja rakentaneensa suolisto-aivomallinsa tutkimusryhmä suoritti alkutestit. Yksi keskeisistä signalointimolekyyleistä, joilla tiedetään olevan keskeinen rooli suoliston ja aivojen signaloinnissa, on välittäjäaine serotoniini. Ryhmä ruiskutti serotoniinia suolimoduulin yläosaan.

Järjestelmän anturit osoittivat, että välittäjäaine siirrettiin onnistuneesti endoteelisolun pinnan kautta endoteelin pohjaan, jossa serotoniinia vapautuu luonnollisesti suolistossa.

Millisekuntien sisällä, sähköiset anturit havaitsivat neuronien ampumisen rapuhermossa, mikä osoittaa, että serotoniini oli nopeasti diffundoitunut hermomoduuliin; toistaa uskollisesti eläinkokeissa havaitut luonnolliset elektrofysiologiset vasteet käyttäen rapumallia.

Tiimi on varma, että heidän järjestelmänsä mahdollistaa reaaliaikaisen seurannan signaloinnista molempien suoliston ja aivojen akselin kudosten välillä samanaikaisesti ensimmäistä kertaa ilman tarvetta suorittaa invasiivisia toimenpiteitä ihmisille tai eläimille.

Järjestelmää varten suunnitellut tulevat tutkimukset sisältävät tutkimuksen siitä, miten ravun hermojohdon sähköiset signaalit aiheuttavat muutoksia endoteelisoluissa, jotka liittyvät endoteelin toimintahäiriöön, joka johtaa sairauteen.

Esimerkiksi, autoimmuunisairauksissa, kuten ärtyvän suolen oireyhtymässä, suoliston endoteelin oheneminen johtaa endoteelin toimintahäiriöön ja tulehdukseen. Uuden järjestelmän tutkimukset voivat olla erittäin arvokkaita tunnistettaessa sairauden kehittymiseen liittyvää neurokemiallista signalointia ja ohjaamaan uusia hoitomenetelmiä tällaisille monimutkaisille sairauksille.

• P2 COVID-19 -tutkimus ei osoita, että opaganibin ja kontrollivarsien välillä olisi materiaaliturvallisuuseroja
• Suolisolut varoittavat kehoa vaaroista loisten hyökkäyksen aikana