Чип для изучения взаимодействия человека со своим микробиомом

Чип для изучения взаимодействия человека со своим микробиомом

17 May 2019
387
Прослушать

Исследователи из Гарвардского института Висса разработали микрофлюидный чип, который позволяет совместно культивировать бактерии и эпителиальные клетки кишечника человека. Устройство предоставит исследователям возможность изучить, как взаимодействуют кишечник и бактерии, помогая определить роль микроорганизмов в здоровье и заболеваниях. Информация об этом исследовании опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.

Поступающие сообщения о связи микробиома человека с широким кругом заболеваний, включая рак, аутоиммунные болезни, инфекции и воспалительные заболевания, привлекают к себе повышенное внимание исследователей, занимающихся изучением микроорганизмов человека. Однако одним из главных препятствий в изучении влияния микроорганизмов на организм является склонность бактерий быстро перегружать и убивать клетки человека, когда они выращиваются вместе в емкости для выращивания клеточных культур. Кроме того, многие бактерии, которые растут в кишечной полости, являются анаэробными, что означает, что они любят расти в условиях низкого содержания кислорода, что, в свою очередь, также убивает клетки человека.

Для решения этой проблемы ученые разработали микрофлюидный чип, который делает возможной совместную культивацию. Чип содержит два отделения, разделенных пористой мембраной: одно для культуры васкуляризированного эпителия кишечника человека, а другое - для сложного микробиома. За счет размещения чипа в анаэробной камере, исследователи создали градиент кислорода, при котором клетки человека получают достаточно кислорода для роста и выживания, но бактерии содержатся в условиях низкого содержания кислорода, которые имитируют ситуацию в кишечнике человека.

При этом ученые оснастили свое устройство оптическими датчиками, которые могут сообщать о локальной концентрации кислорода в обоих каналах в режиме реального времени, не нарушая градиента кислорода.

Устройство содержало огромное разнообразие бактерий, похожее на то, что наблюдается в человеческом микробиоме, а кишечный слой образовывал защитный слизистый барьер, подобный тому, который существует в кишечнике человека. С помощью этого чипа исследователи надеются исследовать взаимодействия микроорганизмов и кишечника, что может помочь с персонализированной медициной и определить роль микроорганизма в различных заболеваниях.

* Микробиом — совокупность разнообразия генов микробиоты (микрофлоры) различных экологических ниш. Существуют  "микробиом кишечника", "микробиом ротовой полости и пародонта", "микробиом репродуктивной системы", "вагинальный микробиом", и другие его разновидности.