Azonban, a gazdasejt toleranciája a kórokozókkal való fertőzéssel szemben nem minden szervezetben egyformán fejlett. Például, ismert, hogy az egerek bélmikrobiomája hatékonyabban véd egyes kórokozókkal való fertőzéstől, mint például a Salmonella typhimurium baktérium, mint az emberi bél mikrobióma.
Ez felveti azt az érdekes lehetőséget, hogy a gazdaszervezet és a mikrobiom közötti kölcsönhatások közötti különbségek elemzése emberekben és más fajokban, például egerek, és meghatározza az egyes baktériumtípusokat, amelyek vagy védenek vagy érzékenyítenek bizonyos kórokozókat, teljesen új típusú terápiás megközelítésekhez vezethet.
Azonban, míg a bél mikrobiom összetételét és annak hatását a gazdaszervezet immunválaszaira jól vizsgálták egerekben, nem lehet tanulmányozni, hogy a mikrobiom hogyan kölcsönhatásba lép közvetlenül a bélt bélő hámsejtekkel pontosan meghatározott körülmények között, és ezáltal olyan specifikus baktériumtörzseket fedez fel, amelyek a gazdaszervezet toleranciáját válthatják ki a fertőző kórokozókkal szemben.
Most, együttműködő csapat, amelyet a Wyss alapító igazgatója, Donald Ingber vezet, M.D., Ph.D. a Harvard Wyss Biológiai Inspirált Mérnöki Intézetében és Dennis Kasper, A Harvard Orvostudományi Egyetemen (HMS) dolgozó M.D. kihasználta a Wyss mikrofluidic Organs-on-Chip (Organ Chip) technológiáját, hogy modellezze az egér bélének különböző anatómiai szakaszait és szimbiózisukat egy komplex élő mikrobiomával in vitro.
A kutatók a S. typhimurium bélhámfelületre gyakorolt pusztító hatásait foglalják össze egy tervezett egér Colon Chipben, és az egér és humán mikrobiómák összehasonlító elemzésében meg tudtuk erősíteni, hogy az Enterococcus faecium kommunális baktérium hozzájárul a gazdatípus S. typhimurium fertőzéssel szembeni toleranciájához. A tanulmány közzétételre került A sejtek és a fertőzések mikrobiológiájának határai .
A projekt a DARPA által támogatott "Technologies for Host Resilience" (THoR) projekt keretében indult a Wyss Intézetben, amelynek célja az volt, hogy feltárja a fertőzésekkel szembeni tolerancia kulcsfontosságú hozzájárulását az egyes állatfajokban és emberekben megfigyelt különbségek tanulmányozásával. Emberi vastagbél -chip használatával, Ingber csoportja egy korábbi tanulmányban kimutatta, hogy az egér és az emberi ürülékből származó mikrobák által termelt metabolitok különböző mértékben képesek befolyásolni az enterohemorrhagiás E. coli kórokozóval való fertőzésre való hajlamot.
Az orvosbiológiai kutatás nagymértékben függ az állatmodellektől, például az egerektől, amelyek kétségkívül óriási előnyökkel járnak, de nem adnak lehetőséget arra, hogy tanulmányozzák a normális és kóros folyamatokat egy adott szervben, mint például a bél, közelről és valós időben. Ez a fontos, koncepciót bizonyító tanulmány Dennis Kasper csoportjával kiemeli, hogy a tervezett egér Intestine Chip platformunk pontosan ezt a lehetőséget kínálja, és lehetővé teszi a gazdaszervezet és a mikrobiom kölcsönhatásának tanulmányozását a különböző fajok mikrobiómaival, jól kontrollálható körülmények között in vitro . "
Donald Ingber, M.D., Ph.D., Alapító igazgató, Wyss Biológiai Inspirált Mérnöki Intézet a Harvardon
"Tekintettel az egér immunológia mély jellemzésére, ez a képesség nagyban elősegítheti azoknak a kutatóknak a munkáját, akik jelenleg használják ezeket az állatokat a mikrobiom és a gazdaszervezet válaszainak kutatására. Lehetővé teszi számukra, hogy a jövőben közvetlenül össze tudják hasonlítani eredményeiket az emberi bélchipekkel, hogy a középpontban a gazdaszervezet válaszainak azon jellemzőinek azonosítása állhasson, amelyek az emberek számára a legrelevánsabbak. "Ingber szintén a HMS és a vaszkuláris biológia Judah Folkman professzora. Bostoni Gyermekkórház, valamint a Harvard John A. Paulson Műszaki és Alkalmazott Tudományos Iskola biomérnöki professzora.
Új tanulmányukban a csapat az egér bélrendszerére összpontosított. "Hagyományosan rendkívül nehéz volt modellezni a gazdaszervezet és a mikrobiom kölcsönhatásait bármely szervezeten kívül, mivel sok baktérium szigorúan anaerob és elpusztul normális légköri oxigénviszonyok között. és sokkal könnyebb elsődleges bél- és immunsejteket szerezni egerekből, mint emberi biopsziákra támaszkodni, -mondta Francesca Gazzaniga első szerző. Ph.D., posztdoktori ösztöndíjas, aki Ingber és Kasper csoportjai között dolgozik, és a projekt élén áll.
Gazzaniga és munkatársai a bél kriptáit izolálták az egér bélrendszerének különböző régióiból, beleértve a duodenumot is, éhbél, ileum, és vastagbél, sejtjeiket egy közbenső "organoid" lépésen keresztül vitték át a tenyészetben, amelyben kis szövettöredékek képződnek és növekednek, amelyet aztán a Wyss-féle szervcsipek két párhuzamos mikrofluidálisan perfundált csatornájának egyikébe vetettek, hogy régióspecifikus bélcsipeket hozzanak létre.
A második, egymástól függetlenül perfundált csatorna utánozza a véredényeket, és az elsőtől porózus membrán választja el, amely lehetővé teszi a tápanyagok cseréjét, metabolitok, és szekretált molekulák, amelyeket a bélhámsejtek az ér- és immunsejtekkel való kommunikációra használnak.
A csapat ezután csiszolta a S. typhimuriumot mint kórokozót. Első, bejuttatták a kórokozót a megtervezett egér Colon Chip hámlumenébe, és összegezték az egerekből ismert bélszövet integritásának lebontásával kapcsolatos legfontosabb jellemzőket, beleértve a szomszédos hámsejtek közötti normálisan szoros tapadások megszakítását, csökkent nyálkatermelés, a kulcsfontosságú gyulladásos kemokin (a humán IL-8 egérhomológja) szekréciójának megugrása, és az epitheliális génexpresszió változásai. Párhuzamosan, kimutatták, hogy az egér Colon Chip támogatta az összetett bakteriális konzorciumok növekedését és életképességét, amelyek általában az egér és az emberi bél mikrobiómáiban vannak jelen.
Ezeket a képességeket összevonva, a kutatók összehasonlították a specifikus egér és emberi mikrobiális konzorciumok hatásait, amelyeket korábban stabilan tartottak a „gnotobiotikus” egerek bélrendszerében, amelyeket a Kasper csapat csíramentes körülmények között tartott. Összetett mikrobiomok összegyűjtésével ezen egerek székletéből, majd beoltjuk őket a vastagbél zsetonokba, a kutatók a konzorcium összetételének chip-chip változékonyságát figyelték meg, amely lehetővé tette számukra, hogy a mikrobák összetételét a gazdahámra gyakorolt funkcionális hatásokhoz kössék.
"A 16 -as szekvenálás segítségével jól érzékeltük a két konzorcium mikrobiális összetételét, és egy -egy faj nagy száma, Enterococcus faecium, csak az egyik generálta őket a Colon Chipben, lehetővé tette, hogy a bélszövet jobban tolerálja a fertőzést, "mondta Gazzaniga." Ez szépen megerősítette a korábbi megállapításokat, és megerősítette a megközelítésünket, mint egy új felfedezési platformot, amelyet most használhatunk az ilyen hatások alapjául szolgáló mechanizmusok, valamint a létfontosságú immunsejtek hozzájárulásának vizsgálatához a gazdatűrésben, valamint más kórokozókat érintő fertőző folyamatok. "
"Az egér bélje a chip technológián egyedülálló megközelítést biztosít a bél mikrobiota közötti kapcsolat megértéséhez, gazda immunitás, és mikrobiális kórokozó. Ezt a fontos kölcsönhatást nehéz tanulmányozni az élő állaton, mert annyi ellenőrizhetetlen tényező van.
Ennek a rendszernek az a szépsége, hogy lényegében minden vizsgálni kívánt paraméter szabályozható és könnyen nyomon követhető. Ez a rendszer nagyon hasznos előrelépés, - mondta Kasper aki a William Ellery Channing orvostudományi professzor és a HMS immunológiai professzora.
A kutatók úgy vélik, hogy összehasonlító in vitro megközelítésük specifikus kereszteződést fedezhet fel a kórokozók és a kommunális baktériumok között a bélhám- és immunsejtekkel, és hogy az azonosított toleranciát fokozó baktériumokat fel lehet használni a jövőbeni terápiákban, amelyek megkerülhetik a problémát, növelve a patogén baktériumtörzsek antimikrobiális rezisztenciáját.
A gyomorégés megértése
Új eszköz a bél mikrobiomájának megfejtésére
Multi-omikus megközelítés a COVID-19 elleni gyógyszerek kifejlesztésében
Szivárgó bél és űrrepülés - derült ki a mechanizmusból
Kevés bizonyíték az mRNS COVID-19 vakcinával összefüggő thrombocytopeniára,
A kutatások azt mutatják, hogy a bélparazita fertőzések csökkentik a COVID-19 súlyosságát
A halak nyálka az antibiotikumok lehetséges forrása lehet
A több gyógyszerrel szemben rezisztens baktériumok megjelenésével és az új antibiotikumok hiányával a kutatók új molekulákat kerestek, amelyek képesek harcolni ezekkel a kórokozókkal. Egy kutatócsopor
A metformin segíthet a szivárgó bélben
A Kaliforniai Egyetem kutatócsoportja, San Diego, sikeresen használták a bél organoidjait laboratóriumukban, hogy bemutassák a gyógyszerek hatását olyan állapotok kezelésére, mint a „szivárgó bél”. A
A nyelőcsőrák kockázatát csökkentheti ezomeprazol és kis dózisú aszpirin
Az ASCO 2018 -as éves ülésén bemutatott III. Fázisú vizsgálat eredményei szerint két egyszerű vény nélkül kapható gyógyszer-a nagy dózisú ezomeprazol és az alacsony dózisú aszpirin rendszeres szedése