Nov sistem omogoča opazovanje posameznih celic v debelem črevesu v realnem času

Biomedicinski inženirji na univerzi Duke so razvili sistem, ki v realnem času omogoča opazovanje posameznih celic v debelem črevesu žive miši.

Raziskovalci pričakujejo, da bo postopek omogočil nove preiskave mikrobioma prebavnega sistema, pa tudi vzroke bolezni, kot so vnetna črevesna bolezen in rak debelega črevesa ter njihovo zdravljenje.

Postopek, opisan na spletu 11. decembra v Nature Communications vključuje kirurško vsaditev prozornega okna v mišjo kožo trebuha nad debelo črevo. Podobne nastavitve se že uporabljajo za omogočanje neposrednega pogleda v podrobno notranje delovanje možganov, hrbtenjača, jetra, pljuča in druge organe. Slikanje debelega črevesa, vendar je drsenje.

Možgani se ne premikajo veliko, debelo črevo pa kar otežuje pridobivanje podrobnih slik do ene same celice. Razvili smo magnetni sistem, ki je dovolj močan, da stabilizira debelo črevo na mestu med slikanjem, da dosežemo to raven ločljivosti, vendar ga je mogoče hitro izklopiti, da se debelo črevo prosto giblje. "

Xiling Shen, izredni profesor za biomedicinsko inženirstvo družine Hawkins na univerzi Duke

Imobilizacija debelega črevesa za slikanje je težavna naloga tradicionalnih metod, kot so lepilo ali šivi. V najboljšem primeru lahko povzročijo vnetje, ki bi uničilo večino poskusov. V najslabšem primeru lahko povzročijo ovire, ki lahko hitro ubije preučevano miško.

Da bi se izognili temu vprašanju, Shen je razvil magnetno napravo, ki je podobna majhnemu kovinskemu nosnemu traku in jo je mogoče varno pritrditi na debelo črevo. Magnetno polje zaskoči debelo črevo in ga med slikanjem ohranja stabilno, a enkrat izklopljen, pusti debelo črevo prosto gibanje in deluje normalno.

Življenjski organ, v katerem je večji del mikrobioma prebavnega sistema, debelo črevo lahko prizadenejo bolezni, kot je vnetna črevesna bolezen, funkcionalne prebavne motnje in rak. Ima tudi ključno vlogo pri uravnavanju imunskega sistema, in lahko komunicira neposredno z možgani preko sakralnih živcev.

"Obstaja velika potreba po boljšem razumevanju debelega črevesa, ker lahko trpi zaradi toliko bolezni in ima toliko vlog s pomembnimi posledicami za zdravje, "Je dejal Shen. V študiji je Shen in njegovi sodelavci so izvedli več poskusov dokazovanja načel, ki so izhodišča za prihodnje raziskovalne smeri.

Raziskovalci so najprej kolonizirali živo mišje debelo črevo z bakterijo E. coli, pri bolnikih s Crohnovo boleznijo, ki je bil označen s fluorescenčnimi beljakovinami. Raziskovalci so nato pokazali, da lahko spremljajo selitev, rast in upad bakterij več kot tri dni. Ta sposobnost bi raziskovalcem lahko pomagala razumeti ne le, kako antagonistične bakterije prizadenejo debelo črevo, Shen pravi, pozitivne vloge pa imajo lahko probiotiki in kateri sevi lahko najbolje pomagajo ljudem z gastrointestinalnimi motnjami.

V naslednjem poskusu je miši so bile vzrejene z več vrstami fluorescenčnih imunskih celic. Raziskovalci so nato sprožili vnetje v debelem črevesu in skrbno opazovali aktivacijo teh imunskih celic. Shen pravi, ta pristop bi lahko uporabili z različnimi vrstami imunskih celic in boleznimi, da bi bolje razumeli, kako se imunski sistem odziva na izzive.

Shen in njegovi sodelavci so nato pokazali, da lahko med zdravljenjem z obsevanjem označujejo in sledijo epitelijskim matičnim celicam debelega črevesa, povezanim s kolorektalnim rakom. Pokazali so tudi, da lahko opazujejo, kako se živci po celotnem črevesju odzivajo na stimulacijo sakralnega živca, nastajajoča terapija za zdravljenje gibljivosti in imunskih motenj, kot so funkcionalne prebavne motnje in motnje razdražljivega črevesja.

"Čeprav vemo, da električna stimulacija sakralnih živcev lahko ublaži simptome teh gastrointestinalnih motenj, trenutno nimamo pojma, zakaj ali kako drugače optimizirati te tretmaje, "Je dejal Shen." Lahko vidim, kako se nevroni debelega črevesa odzivajo na različne oblike valov, frekvence in amplitude stimulacij bodo neprecenljive, saj bo ta pristop boljša možnost za več bolnikov. "

• Imunske celice popravljajo poškodovano črevo pri otrocih s KVČB
• Nove raziskave lahko pomagajo pri prihodnjem zdravljenju brezalkoholne maščobne bolezni jeter