Organ chip -teknologi forbedrer studiet av tarmen for personlig medisin

Forskere har utviklet teknologi for orgelbrikker ved bruk av donor-avledede tarmceller som gir fordeler i forhold til organoider og gir nye muligheter for personlig medisin.

Inne i tarmen villi. Kreditt:Mopic/ Shutterstock.com

For å forbedre forståelsen av hvordan tynntarmen fungerer i både helse og sykdom, forskere hadde utviklet "organoider" ved å isolere tarmstamceller fra menneskelige biopsier.

Selv om disse organoider danner alle celletyper som er tilstede i tarmen, de vokser som cyster med celleoverflaten vendt mot et lukket lumen i stedet for å bli utsatt for innholdet i tarmen, og forhindrer derved studiet av prosesser som nærings- og stofftransport, som involverer tarmbarrieren.

Organoider mangler også vaskulatur og mekaniske bevegelser som oppstår i peristaltikk og blodstrøm, som er nødvendige for tarmens regenerering og mange andre fordøyelsesprosesser. For å løse disse problemene, forskere fra Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering laget en mikrofluidisk "Organ-on-a-chip" kulturenhet.

Donald Ingber og kolleger isolerte humane tarmceller fra en svulst og dyrket dem i en av to kanaler atskilt med en membran fra blodkar-avledede endotelceller i den tilstøtende kanalen.

Denne tarmbrikken gjenskaper villusepitelet i normal tarm, betyr at forskere kan studere peristaltikk og tarmfunksjon. Derimot, det tillot ikke studier av prosesser som bruker normale tarmceller fra individuelle givere, som er avgjørende for å analysere pasientspesifikke responser for personlig medisin.

Nå, Ingber og team har adressert denne begrensningen ved å bruke organoid -tilnærmingen til å isolere tarmstamceller fra menneskelige biopsier, ved å bryte opp organoidene og vokse de pasientspesifikke cellene i tarmbrikken. Disse cellene danner spontant intestinal villi som vender mot kanalens lumen og epitelet i nær tilknytning til humant intestinal mikrovaskulært endotel.

Denne tilnærmingen presenterer et nytt springbrett for undersøkelse av normale og sykdomsrelaterte prosesser på en svært personlig måte, inkludert transport av næringsstoffer, fordøyelse, forskjellige tarmlidelser, og tarminteraksjoner med kommensale mikrober så vel som patogener, “

Donald Ingber, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering

Ingbers team bruker nå den samme tilnærmingen til forskjellige deler av tarmen som er forskjellige i funksjon og sykdomssårbarhet.

"I fremtiden, slik innsats kan tillate oss å mye bedre forstå menneske-mikrobiom-interaksjoner, modell underernæring og inflammatoriske sykdommer i tarmen, og utføre personlig narkotikatesting, "sier medforfatter av studien Alessio Tovaglieri (Institutt for helsevitenskap og teknologi ved ETH Zürich, Sveits).

• Oppdagelse av 100 nye gener kan hjelpe til med forskning på pigmenteringssykdommer
• Personer med IBS -symptomer har sannsynligvis lave nivåer av vitamin D,