Микробиом кишечника человека теперь можно изучать in vitro с помощью технологии "орган-на-чипе"

Микробиом кишечника человека, содержащий наибольшее количество микробов, играет ключевую роль в развитии многих заболеваний, включая инфекции, воспалительные заболевания кишечника, рак, метаболические и аутоиммунные расстройства.

Изучение прямого взаимодействия микробиома с тканью кишечника вне организма было сложной задачей, так как комменсальные бактерии быстро разрастаются и убивают человеческие клетки в чашках Петри, а многие из них являются анаэробными и требуют условий с низким содержанием кислорода.

Исследовательская группа Института Висса при Гарварде под руководством Дональда Ингбера разработала решение с использованием технологии микрофлюидного культивирования "орган-на-чипе" (Organ Chip). Их "анаэробный Чип кишечника" позволяет культивировать сложный микробиом человека в прямом контакте с васкуляризированным эпителием кишечника человека не менее 5 дней.

Ключевые особенности технологии:

• В чипе создан кислородный градиент: высокий уровень кислорода для эндотелия и эпителия и гипоксические условия в просвете кишечника для бактерий.
• Устройство помещается в специальную анаэробную камеру, а встроенные оптические сенсоры в реальном времени отслеживают концентрацию кислорода.
• Микробиом, полученный из стула человека, поддерживает разнообразие, сходное с наблюдаемым in vivo, включая более 200 различных групп бактерий.
• Микробиом усиливает барьерную функцию эпителия, способствуя образованию защитного слизистого слоя.

Значение и перспективы:

• Технология позволяет изучать взаимодействия "хозяин-микробиом" на клеточном и молекулярном уровне in vitro в контролируемых условиях.
• Открывает возможности для персонализированной медицины: можно культивировать ткань и микробиом от одного и того же индивидуума.
• Позволяет тестировать прямое влияние лекарств на микробиом человека до клинических испытаний.

Исследование опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.