Uusi ihmisen kaksoispiste-sirulla mahdollistaa liman fysiologian in vitro -tutkimuksen

Lähestymistapamme tarjoaa tutkijoille mahdollisuuden löytää vastauksia kysymyksiin, jotka koskevat normaalia ja sairauteen liittyvää liman biologiaa, kuten sen panos suoliston tulehdussairauksiin ja syöpiin, ja monimutkaiset isäntä-mikrobiomi-vuorovaikutukset. Tärkeää käytämme potilaista peräisin olevia soluja näiden laitteiden linjaamiseen, joten tämä edustaa täysin uutta lähestymistapaa henkilökohtaiseen lääketieteeseen, jossa voi olla mahdollista tutkia, miten lima toimii tai toimintahäiriöt tietyllä potilaalla, ja räätälöidä hoito sen mukaisesti. "

Donald Ingber, M.D., Ph.D., Perustajajohtaja, tutkimuksen vanhempi tutkija

Ingber on myös juutalainen kansanmies, verisuonibiologian professori Harvardin lääketieteellisessä koulussa ja vaskulaaribiologian ohjelma Bostonin lastensairaalassa, sekä biotekniikan professori Harvardin John A.Paulsonin teknillisessä ja ammattikorkeakoulussa. Hänen tiiminsä on osa monialaista yhteistyötä, jota tukee Cancer Research UK:n Grand Challenge -apuraha, jossa hänen Wyss-tiiminsä tutkii, miten tulehdukseen liittyvät muutokset edistävät syöpien muodostumista, mukaan lukien paksusuolen syövät. Grand Challenge on kunnianhimoinen kansainvälinen syöpätutkimus, tuetaan maailman johtavia tutkijaryhmiä ottamaan vastaan ​​joitakin syövän vaikeimmista haasteista, ja antaa heille vapaus kokeilla uusia lähestymistapoja laajassa mittakaavassa.

Tiimin lähestymistapa alkaa potilaista peräisin olevista paksusuolen soluista paksusuolen resektioista ja endoskooppisista biopsioista, joita ensin kasvatetaan "organoideina", pienet järjestäytyneet paksusuolen kudokset, jotka sisältävät pääasiassa epiteelin kantasoluja. Organoidien pirstoutumisen jälkeen niiden soluja käytetään asentamaan mikrofluidisirun kahden rinnakkaisen kanavan yläosa, jotka on erotettu huokoisella kalvolla. Yksinkertaisesti perfusoimalla kanavat jatkuvasti ravinteella, paksusuolen kantasolut kasvavat yhtenäiseksi levyksi ja muodostavat erittäin toimivia pikalukkoja, jotka erittävät limaa.

"Solujen kasvattaminen sirulle virtauksen alla johtaa siihen, että noin 15% epiteelisoluista erilaistuu spontaanisti pikari-soluiksi. Jakautuu koko epiteeliin, nämä tuottavat in vivo -maisen limakerroksen, "sanoi ensimmäinen kirjoittaja Alexandra Sontheimer-Phelps, jatko -opiskelija Freiburgin yliopistosta, Saksa, työskentelee Ingberin ryhmässä. "Samaan aikaan, muut epiteelisolut, jotka jakautuvat jatkuvasti, täydentävät myös pikari -solupopulaatiota kuten elävässä paksusuolessa, mikä tarkoittaa, että siru voidaan säilyttää vakaan tilan olosuhteissa yli kaksi viikkoa, mikä tekee siitä erittäin hyödyllisen pidemmän aikavälin opintoihin. "

Wyss-tiimi osoitti, että sirun paksusuolen epiteeli on täysin polarisoitunut erillisillä markkereilla, jotka rajoittuvat sen luumeniin, limaa erittävä puoli ja sen vastakkainen kalvoa sitova puoli. Sen pikarisolut erittävät suurimman limaproteiinin mukiinin 2 (MUC2), joka liittyy sokerimolekyylien monimutkaisiin ketjuihin, kokoontuu monimolekyyliseksi verkostoksi tai geeliksi, joka ottaa vettä. "Lähestymistapamme tuottaa itse asiassa kaksikerroksisen rakenteen normaalista paksusuolen limasta, jonka sisäinen tiheä kerros näyttää, että se on läpäisemätön suolikanavan läpi virtaaville bakteereita jäljitteleville hiukkasille, ja löysempi ulkokerros, joka sallii hiukkasten pääsyn sisään. Tätä ei ole koskaan aikaisemmin saavutettu in vitro, "sanoi Sontheimer-Phelps.

Jos haluat tutkia liman toimivuutta, hän ja hänen työtoverinsa paljastivat sirun tulehdukselliselle välittäjälle PGE2. Lima turpoaa nopeasti muutamassa minuutissa ja on riippumaton uudesta limanerityksestä, ja tämä liman kertymisprosessi voidaan visualisoida elävissä kulttuureissa katsomalla siruja sivulta tumman kentän valaistuksella. Tämä dynaaminen vaste voidaan estää estämällä yksi tietty ionikanava, joka pumppaa ioneja paksusuolen epiteeliin ja sallii passiivisesti vesimolekyylien seurata ja ilmeisesti tämä ajaa liman turvotusta, kun sitä stimuloivat signaalit, kuten PGE2.

Limaa on pitkään pidetty passiivisena, isännän este, mutta on tulossa yhä selvemmäksi, että mikrobilajit vaikuttavat sen rakenteeseen ja toimintaan sen lisäksi, että ne syövät hiilihydraatteja energianlähteenä. "In vitro -järjestelmämme vie meidät askeleen lähemmäksi sen selvittämistä, kuinka yksittäiset bakteerilajit ja monimutkaisemmat mikrobiyhteisöt voivat vaikuttaa limaan ja päinvastoin, sekä kuinka tämä monimutkainen vuorovaikutus vaikuttaa suolistosairauksien kehittymiseen. Meillä on nyt myös testialusta uusien terapeuttisten lääkkeiden ja probioottisten strategioiden löytämiseksi, jotka voivat ehkäistä tai kääntää nämä sairaudet ", Ingber sanoi.

• Kokonaisten hedelmien syöminen voi alentaa verenpainetta sekä miehillä että naisilla
• Uusi malli myöhään alkaneelle sepsikselle tutkii mahdollisia vastasyntyneen infektion hoitoja