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器官芯片助力肠道微生物组体外研究

来源: 发布日期:2019-05-16

2019年5月13日《自然-生物医学工程》报道,哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究者利用“器官芯片”(organo -on- A - Chip,Organ Chip)微流体培养技术开发了一种体外培养微生物组的方法。该方法在细胞和分子水平高度控制条件下探究人体-微生物相互作用,有助于发现引起疾病的特定微生物及其代谢产物,开展药物对微生物群落影响实验,开发个性化医疗方案。 
  过去十年间,人类开始认识到微生物在人类健康和疾病中扮演着重要角色。之前的研究中,研究者通过组织培养系统,探究体外人类肠道菌群和肠上皮细胞之间的相互作用。然而,这种培养系统没有将两者直接接触,也无法模拟肠道的低氧环境。 
  此次研制出来的厌氧肠道芯片包含两个由多孔膜分隔的平行微通道。研究者在上部通道膜的顶部培养人肠上皮细胞,在下部通道膜的另一侧培养肠微血管内皮细胞。这些肠芯片被放入定制的厌氧室,肠上皮通道的氧浓度大幅降低,下部血管内皮通道维持在正常的氧浓度,肠道上皮细胞可以通过多孔膜获得氧气。从健康人类粪便中提取分离复杂肠道微生物样本,接种到肠道上皮细胞自然分泌的黏液层。实验证明,低氧环境保持了共生菌群的多样性。研究者通过基因测序,发现培养的200多种不同的细菌在培养数天后,其丰度和比例仍与人类粪便中的相似。重要的是,完整的微生物群落进一步增强了肠道屏障功能,细胞形成了紧密的密封环境,并产生保护性的黏液层,为微生物群落提供厌氧环境,这是肠道健康的一个重要先决条件。 
  吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2019-05-human-gut-microbiome-physiology-vitro.html 
  原文标题:A complex human gut microbiome cultured in an anaerobic intestine-on-a-chip, Nature Biomedical Engineering (2019). DOI: 10.1038/s41551-019-0397-0 ,  
  原文链接:https://www.nature.com/articles/s41551-019-0397-0 

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