Technológia organových čipov zlepšuje štúdium čreva pre personalizovanú medicínu

Vedci vyvinuli technológiu organických čipov využívajúcich ľudské črevné bunky získané z darcu, ktorá ponúka výhody oproti organoidom a poskytuje nové príležitosti pre personalizovanú medicínu.

Vo vnútri črevných klkov. Kredit:Mopic/ Shutterstock.com

Aby sme pomohli lepšie porozumieť tomu, ako tenké črevo funguje v zdraví aj v chorobe, Vedci vyvinuli „organoidy“ izoláciou črevných kmeňových buniek z ľudských biopsií.

Aj keď tieto organoidy tvoria všetky typy buniek prítomné v čreve, rastú ako cysty, pričom povrch bunky smeruje k uzavretému lúmenu, a nie aby boli vystavené obsahu čreva, čím sa zabráni štúdiu procesov, ako je transport živín a liečiv, ktoré zahŕňajú črevnú bariéru.

Organoidom tiež chýba vaskulatúra a mechanické pohyby, ku ktorým dochádza pri peristaltike a prietoku krvi, ktoré sú potrebné na regeneráciu čreva a mnoho ďalších tráviacich procesov. Na vyriešenie týchto problémov vedci z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vytvorili mikrofluidické zariadenie na kultiváciu „Organ-on-a-chip“.

Donald Ingber a kolegovia izolovali ľudské črevné bunky z nádoru a kultivovali ich v jednom z dvoch kanálov oddelených membránou od endotelových buniek pochádzajúcich z krvných ciev.

Tento črevný čip obnovil villus epitel normálneho čreva, čo znamená, že vedci by mohli študovať peristaltiku a črevné funkcie. Avšak, neumožnilo štúdium procesov, ktoré využívajú normálne črevné bunky od jednotlivých darcov, čo je kľúčové pre analýzu reakcií špecifických pre pacienta na personalizovanú medicínu.

Teraz, Ingber a tím vyriešili toto obmedzenie použitím organoidného prístupu na izoláciu črevných kmeňových buniek z ľudských biopsií, rozbitím organoidov a pestovaním buniek špecifických pre pacienta v črevnom čipe. Tieto bunky spontánne vytvárajú črevné klky, ktoré sú obrátené k lúmenu kanála a epitelu, v tesnom susedstve s ľudským črevným mikrovaskulárnym endotelom.

Tento prístup predstavuje nový odrazový mostík pre skúmanie bežných procesov spojených s chorobami vysoko personalizovaným spôsobom, vrátane prepravy živín, trávenie, rôzne črevné poruchy, a črevné interakcie s komenzálnymi mikróbmi, ako aj s patogénmi, “

Donald Ingber, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering

Ingberov tím teraz uplatňuje rovnaký prístup na rôzne časti čreva, ktoré sa líšia svojou funkciou a zraniteľnosťou chorôb.

"V budúcnosti, také úsilie by nám mohlo umožniť oveľa lepšie porozumieť interakciám medzi ľuďmi a mikrobiómami, modelové poruchy podvýživy a zápalové ochorenia čreva, a vykonávať personalizované testovanie na drogy, “hovorí spoluautor štúdie Alessio Tovaglieri (Katedra zdravotníckej vedy a technológie na ETH Zurich, Švajčiarsko).

• Objav 100 nových génov môže pomôcť výskumu pigmentačných chorôb
• Ľudia s príznakmi IBS majú pravdepodobne nízke hladiny vitamínu D,