Organchips -teknik förbättrar studier av tarmen för personlig medicin

Forskare har utvecklat tekniken för orgelchips med hjälp av donatorhärledda tarmceller som ger fördelar jämfört med organoider och ger nya möjligheter för personlig medicin.

Inuti tarmen villi. Upphovsman:Mopic/ Shutterstock.com

För att förbättra förståelsen för hur tunntarmen fungerar i både hälsa och sjukdom, forskare hade utvecklat "organoider" genom att isolera tarmstamceller från mänskliga biopsier.

Även om dessa organoider bildar alla celltyper som finns i tarmen, de växer som cystor med sin cellyta vänd mot ett slutet lumen i stället för att utsättas för tarmens innehåll, därigenom förhindras studier av processer som näring och drogtransport, som involverar tarmbarriären.

Organoider saknar också kärl och mekaniska rörelser som uppstår vid peristaltik och blodflöde, som behövs för tarmens regenerering och många andra matsmältningsprocesser. För att ta itu med dessa problem, forskare från Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering skapade en mikrofluidisk "Organ-on-a-chip" odlingsenhet.

Donald Ingber och kollegor isolerade mänskliga tarmceller från en tumör och odlade dem i en av två kanaler åtskilda av ett membran från blodkärl-härledda endotelceller i den intilliggande kanalen.

Detta tarmchip återskapade villusepitelet i normal tarm, vilket innebär att forskare kan studera peristaltik och tarmfunktion. Dock, det tillät inte studier av processer som använder normala tarmceller från enskilda givare, vilket är avgörande för att analysera patientspecifika svar för personlig medicin.

Nu, Ingber och team har tagit upp denna begränsning genom att använda organoidmetoden för att isolera tarmstamceller från mänskliga biopsier, genom att bryta ner organoiderna och odla de patientspecifika cellerna i tarmchippet. Dessa celler bildar spontant tarmvilli som vetter mot kanalens lumen och epitelet i nära anslutning till humant tarmmikrovaskulärt endotel.

Detta tillvägagångssätt presenterar en ny språngbräda för utredning av normala och sjukdomsrelaterade processer på ett mycket personligt sätt, inklusive transport av näringsämnen, matsmältning, olika tarmsjukdomar, och tarminteraktioner med kommensala mikrober såväl som patogener, “

Donald Ingber, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering

Ingbers team tillämpar nu samma tillvägagångssätt för olika delar av tarmen som skiljer sig åt i funktion och sjukdomssårbarhet.

"I framtiden, sådana ansträngningar kan tillåta oss att mycket bättre förstå interaktioner mellan människa och mikrobiom, modell undernäringsstörningar och inflammatoriska sjukdomar i tarmen, och utföra personliga drogtester, "säger medförfattare till studien Alessio Tovaglieri (Institutionen för hälsovetenskap och teknik vid ETH Zürich, Schweiz).

• Upptäckten av 100 nya gener kan hjälpa forskning om pigmenteringssjukdomar
• Personer med IBS -symtom som sannolikt har låga nivåer av D -vitamin,