Kako bi se omogućio unos korisnih tvari iz crijevnog lumena, i ujedno spriječiti da crijevni mikrobi dođu u dodir s epitelnom tkivom crijeva, specijalizirane stanice zvane peharske stanice kontinuirano proizvode sluz, ljigava tvar nalik goou koja prekriva cijelu crijevnu površinu. Sluz je dosad bilo notorno teško proučavati:njezina se struktura brzo raspada u kirurški uklonjenim dijelovima crijeva, sustav koji se najčešće koristi za proučavanje sluzi, i nijedan sustav in vitro kulture nije uspio rekonstruirati sloj sluzi in vivo sličan prirodnoj strukturi koja se vidi u živim crijevima izvan ljudskog tijela. Uz ove poteškoće, sluz se također razlikuje između ljudi i drugih vrsta, različiti dijelovi crijevnog trakta, pa čak i različite osobe.
Sada, usredotočujući se na debelo crijevo ili debelo crijevo u kojem se nalazi najveći broj komenzalnih mikroba i ima najdeblji sloj sluzi, tim inženjera tkiva na Harvardskom institutu Wyss za biološki nadahnuto inženjerstvo razvio je uređaj za mikrofluidnu kulturu debelo crijevo na čipu (Colon Chip) obložen stanicama debelog crijeva dobivenim od pacijenata koji spontano nakuplja sloj sluzi debljine, dvoslojna struktura, i barijerne funkcije tipično prisutne u normalnom ljudskom crijevu. Površina sluznice u njihovom modelu također reagira na upalni posrednik prostaglandin E2 (PGE2) postavljanjem brzog odgovora oticanja. Njihovi nalazi objavljeni su u Stanična i molekularna gastroenterologija i hepatologija .
Naš pristup pruža istraživačima priliku da pronađu odgovore na pitanja o normalnoj biologiji sluzi koja je povezana s bolestima, poput doprinosa upalnim bolestima crijeva i raku, i složene interakcije domaćin-mikrobiom. Važno je, za postavljanje ovih uređaja koristimo stanice dobivene od pacijenata, pa ovo predstavlja potpuno novi pristup za personaliziranu medicinu gdje je moguće proučiti kako sluz funkcionira ili disfunkcionira kod određenog pacijenta, te u skladu s tim prilagoditi terapiju. "
Donald Ingber, DOKTOR MEDICINE., Dr. Sc., Direktor osnivač, viši istražitelj na studiju
Ingber je također Judah Folkman profesor vaskularne biologije na Medicinskom fakultetu Harvard i programa vaskularne biologije u dječjoj bolnici u Bostonu, kao i profesor bioinženjeringa na Harvardskoj školi inženjeringa i primijenjenih znanosti John A. Paulson. Njegov tim dio je multiinstitucionalne suradnje podržane Grand Challenge grantom Cancer Research UK-a u kojem njegov Wyssov tim istražuje kako promjene povezane s upalom doprinose nastanku raka, uključujući karcinom debelog crijeva. Grand Challenge ambiciozna je međunarodna inicijativa za istraživanje raka, podržavajući vodeće svjetske timove znanstvenika u prihvaćanju nekih od najtežih izazova u liječenju raka, i dajući im slobodu da isprobaju nove pristupe u velikom opsegu.
Pristup tima započinje stanicama debelog crijeva dobivenim od pacijenata iz resekcija debelog crijeva i endoskopskim biopsijama koje se prvo uzgajaju kao "organoidi", sitne organizirane kuglice tkiva debelog crijeva koje sadrže uglavnom epitelne matične stanice. Nakon fragmentiranja organoida, njihove se stanice koriste za popunjavanje gornjeg dijela dva paralelna kanala mikrofluidnog čipa koji su odvojeni poroznom membranom. Jednostavnim neprekidnim prožimanjem kanala hranjivim medijem, matične stanice debelog crijeva izrastaju u kontinuirani list i tvore visoko funkcionalne vrčaste stanice koje luče sluz.
"Uzgoj stanica na čipu pod protokom dovodi do toga da se oko 15% epitelnih stanica spontano diferencira u čašaste stanice. Distribuirano po cijelom epitelu, oni stvaraju sloj sluzi in vivo, "rekla je prva autorica Alexandra Sontheimer-Phelps, apsolvent na Sveučilištu u Freiburgu, Njemačka, radi u Ingberovoj grupi. "U isto vrijeme, druge epitelne stanice koje se neprestano dijele također nadopunjuju populaciju peharskih stanica, baš kao i u živom crijevu, što znači da se čip može održavati u stabilnom stanju više od dva tjedna, što ga čini vrlo korisnim za dugoročne studije. "
Wyssov tim pokazao je da je epitel debelog crijeva u čipu potpuno polariziran s različitim markerima koji su ograničeni na njegov lumen. stranu koja luči sluz i njezinu suprotnu stranu koja veže membranu. Njegove vrčaste stanice luče glavni protein sluzi mucin 2 (MUC2), koji su, kada su povezani sa složenim lancima molekula šećera, sastavlja u multi-molekularnu mrežu ili gel koji uzima vodu. "Naš pristup zapravo proizvodi dvoslojnu strukturu normalne sluzi debelog crijeva s unutarnjim gustim slojem za koji pokazujemo da je nepropusan za čestice koje imitiraju bakterije teče kroz crijevni kanal, i labaviji vanjski sloj koji omogućuje ulazak čestica. To se nikada prije nije dogodilo in vitro, "rekao je Sontheimer-Phelps.
Da biste istražili funkcionalnost sluzi, ona i njezini suradnici izložili su čip upalnom posredniku PGE2. Sluz je u roku od nekoliko minuta brzo natekla i neovisno o novom izlučivanju sluzi, a taj proces nakupljanja sluzi može se vizualizirati u živim kulturama promatranjem čipova sa strane s osvjetljenjem tamnog polja. Ovaj bi se dinamički odgovor mogao blokirati inhibicijom jednog određenog ionskog kanala, koji pumpa ione u epitel debelog crijeva i pasivno dopušta molekulama vode da slijede i očito, to potiče oticanje sluzi kada je stimulirano signalima poput PGE2.
Dugo se smatralo da je sluz pasivna, barijera domaćina, ali postaje sve jasnije da mikrobne vrste utječu na njezinu strukturu i funkciju osim što se hrane ugljikohidratima kao izvorom energije. "Naš in vitro sustav dovodi nas korak bliže shvaćanju kako pojedine bakterijske vrste i složenije mikrobne zajednice mogu utjecati na sluz i obrnuto, kao i kako ova složena interakcija utječe na razvoj crijevnih bolesti. Sada također imamo ispitno postolje za otkrivanje novih terapijskih lijekova i probiotičkih strategija koje bi mogle spriječiti ili preokrenuti ove bolesti ", rekao je Ingber.
Ultraljubičasto svjetlo B dobro je za crijevni mikrobiom
Kvaliteta sna mogla bi biti pokazatelj kasnijih studija o nalazima Alzheimerove bolesti
Biološka terapija može smanjiti rizik od teškog COVID-19
Istraživanja su pokazala da su mikrobi povezani sa srčanim udarima
Sirova hrana za kućne ljubimce predstavlja rizik za ljude i životinje
Detaljna karta mikrobioma ljudskog jezika
Istaknuti i ključni zaključci s Bostonskog bakterijskog sastanka (BBM) 2019.
Bostonski bakterijski sastanak (BBM) godišnja je konferencija koja okuplja stručnjake za bakteriologiju s područja Bostona i diljem svijeta. Njegova je 25 th iteracija se održala između 6. lipnja t
Metformin bi mogao pomoći u propuštanju crijeva
Tim istraživača sa Kalifornijskog sveučilišta, San Diego, su uspješno koristili crijevne organoide u svom laboratoriju kako bi pokazali učinke lijekova za liječenje stanja kao što je curenje crijeva.
Otkriće 100 novih gena moglo bi pomoći istraživanju bolesti pigmentacije
Nova studija koju su vodili istraživači s Kraljevskog koledža u Londonu i Medicinskog centra Sveučilišta Erasmus MC u Rotterdamu otkrila je 124 gena koji igraju ključnu ulogu u određivanju boje ljudsk