Новая система позволяет в реальном времени наблюдать за отдельными клетками толстой кишки.

Биомедицинские инженеры из Университета Дьюка разработали систему, которая позволяет в реальном времени наблюдать за отдельными клетками толстой кишки живой мыши.

Исследователи ожидают, что процедура позволит провести новые исследования микробиома пищеварительной системы, а также причин таких заболеваний, как воспалительное заболевание кишечника и рак толстой кишки, и способов их лечения.

Процедура описана онлайн 11 декабря в Nature Communications включает в себя хирургическую имплантацию прозрачного окна в кожу живота мыши над толстой кишкой. Подобные установки уже используются, чтобы позволить вживую изучить детальную внутреннюю работу мозга. спинной мозг, печень, легкие и другие органы. Визуализация живой толстой кишки, тем не мение, это более скользкое предложение.

<цитата>

Мозг мало двигается, но толстая кишка делает, что затрудняет получение детализированных изображений до одной ячейки. Мы разработали магнитную систему, которая достаточно сильна, чтобы стабилизировать толстую кишку на месте во время визуализации, чтобы получить такой уровень разрешения, но его можно быстро отключить, чтобы толстая кишка могла свободно двигаться ».

Силин Шэнь, доцент кафедры биомедицинской инженерии семьи Хокинс в Университете Дьюка

Иммобилизация толстой кишки для визуализации - сложная задача для традиционных методов, таких как клей или швы. В лучшем случае они могут вызвать воспаление, которое разрушит большинство экспериментов. В худшем случае они могут вызвать препятствия, который может быстро убить изучаемую мышь.

Чтобы обойти эту проблему, Шен разработал магнитное устройство, которое очень похоже на крошечную металлическую носовую полоску и может быть безопасно прикреплено к толстой кишке. Магнитное поле фиксирует толстую кишку на месте и сохраняет ее стабильность во время визуализации, но однажды выключился, оставляет толстую кишку свободной для движения и нормальной работы.

Жизненно важный орган, в котором находится большая часть микробиома пищеварительной системы, толстая кишка может быть поражена такими заболеваниями, как воспалительное заболевание кишечника, функциональные желудочно-кишечные расстройства и рак. Он также играет ключевую роль в регулировании иммунной системы. и может напрямую связываться с мозгом через крестцовые нервы.

"Существует большая потребность лучше понять толстую кишку, потому что он может страдать от множества болезней и играет так много ролей со значительными последствиями для здоровья, - сказал Шен. В своем исследовании Шен и его коллеги провели несколько экспериментальных экспериментов, которые послужили отправной точкой для будущих исследований.

Исследователи впервые колонизировали толстую кишку живой мыши бактериями E. coli. полученные от пациентов с болезнью Крона, которые были помечены флуоресцентными белками. Затем исследователи показали, что могут отслеживать миграцию, рост и убыль бактерий более трех дней. Эта способность может помочь исследователям понять не только то, как бактерии-антагонисты поражают толстую кишку, но и Шен говорит:но положительную роль могут играть пробиотики и какие штаммы могут лучше всего помочь людям с желудочно-кишечными расстройствами.

В следующем эксперименте мышей разводили с несколькими типами флуоресцентных иммунных клеток. Затем исследователи вызвали воспаление в толстой кишке и внимательно наблюдали за активацией этих иммунных клеток. Шен говорит:этот подход можно использовать с различными типами иммунных клеток и заболеваний, чтобы лучше понять, как иммунная система реагирует на проблемы.

Затем Шен и его коллеги показали, что они могут маркировать и отслеживать эпителиальные стволовые клетки толстой кишки, связанные с колоректальным раком, на протяжении всего курса лучевой терапии. Они также продемонстрировали, что могут наблюдать, как нервы по всей толстой кишке реагируют на стимуляцию крестцового нерва. новая терапия для лечения нарушений моторики и иммунитета, таких как функциональные желудочно-кишечные расстройства и расстройство раздраженного кишечника.

"Хотя мы знаем, что электрическая стимуляция крестцовых нервов может облегчить симптомы этих желудочно-кишечных расстройств, в настоящее время мы не знаем, почему или каким-либо способом оптимизировать эти методы лечения, - сказал Шен. - Будучи способным видеть, как нейроны толстой кишки реагируют на различные формы волны, частоты и амплитуды стимуляции будут иметь неоценимое значение для того, чтобы сделать этот подход лучшим вариантом для большего числа пациентов ».

• Иммунные клетки восстанавливают поврежденный кишечник у детей с ВЗК
• Новое исследование может помочь в выборе будущего лечения неалкогольной жировой болезни печени