Orgaanchiptechnologie verbetert de studie van de darm voor gepersonaliseerde geneeskunde

Onderzoekers hebben orgaanchiptechnologie ontwikkeld met behulp van van donoren afgeleide menselijke darmcellen die voordelen biedt ten opzichte van organoïden en nieuwe mogelijkheden biedt voor gepersonaliseerde geneeskunde.

In de darmvilli. Krediet:Mopic/Shutterstock.com

Om het begrip van de werking van de dunne darm bij zowel gezondheid als ziekte te helpen verbeteren, onderzoekers hadden "organoïden" ontwikkeld door darmstamcellen te isoleren uit menselijke biopsieën.

Hoewel deze organoïden alle celtypen vormen die in de darm aanwezig zijn, ze groeien als cysten met hun celoppervlak naar een ingesloten lumen gericht in plaats van te worden blootgesteld aan de inhoud van de darm, waardoor de studie van processen zoals het transport van voedingsstoffen en medicijnen wordt voorkomen, waarbij de darmbarrière betrokken is.

Organoïden missen ook de vasculatuur en mechanische bewegingen die optreden in peristaltiek en bloedstroom, die nodig zijn voor de regeneratie van de darm en vele andere spijsverteringsprocessen. Om deze problemen aan te pakken, onderzoekers van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering creëerden een microfluïdisch "Organ-on-a-chip" cultuurapparaat.

Donald Ingber en collega's isoleerden menselijke darmcellen uit een tumor en kweekten ze in een van de twee kanalen die door een membraan werden gescheiden van van bloedvaten afgeleide endotheelcellen in het aangrenzende kanaal.

Deze darmchip creëerde het villusepitheel van de normale darm, wat betekent dat onderzoekers peristaltiek en darmfunctie konden bestuderen. Echter, het stond de studie van processen die normale darmcellen van individuele donoren gebruiken niet toe, wat cruciaal is voor het analyseren van patiëntspecifieke reacties voor gepersonaliseerde geneeskunde.

Nutsvoorzieningen, Ingber en team hebben deze beperking aangepakt door de organoïde benadering te gebruiken om darmstamcellen te isoleren van menselijke biopsieën, door de organoïden te verbreken en de patiëntspecifieke cellen in de darmchip te laten groeien. Die cellen vormen spontaan darmvlokken die tegenover het kanaallumen en het epitheel staan ​​in nauwe appositie met het microvasculaire endotheel van de mens.

Deze benadering vormt een nieuwe opstap voor het onderzoeken van normale en ziektegerelateerde processen op een zeer gepersonaliseerde manier, inclusief het transport van voedingsstoffen, spijsvertering, verschillende darmaandoeningen, en intestinale interacties met commensale microben en pathogenen, “

Donald Ingber, het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering

Het team van Ingber past nu dezelfde benadering toe op verschillende delen van de darm die verschillen in hun functie en ziektekwetsbaarheden.

"In de toekomst, dergelijke inspanningen zouden ons in staat kunnen stellen om de interacties tussen mens en microbioom veel beter te begrijpen, modelondervoedingsstoornissen en ontstekingsziekten van de darm, en het uitvoeren van gepersonaliseerde drugstests, ", zegt mede-eerste auteur van de studie Alessio Tovaglieri (Department of Health Science and Technology aan de ETH Zürich, Zwitserland).

• Ontdekking van 100 nieuwe genen kan helpen bij onderzoek naar pigmentatieziekten
• Mensen met IBS-symptomen die waarschijnlijk een laag vitamine D-gehalte hebben,