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[前沿进展] 科学家开发出肠炎模型微芯片

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发表于 2016-1-26 21:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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炎症性肠病(Inflammatory bowel disease),包括克罗恩氏病与溃疡性肠炎,都伴随着慢性的肠道炎症、粘膜层损伤等症状。这类疾病被认为与肠道微生物种群以及肠道周围的淋巴细胞有密切的联系。然而,目前的技术很难在动物体内对这些因素进行***分析;另外,这些微生物很难通过常规的培养系统在体外进行培养。


为了解决这一问题,来自哈佛大学生物工程系的Donald E. Ingber课题组发明了一套可以进行肠道表皮细胞体外培养的设备。在该设备中,肠道表皮细胞能够在类似于肠道生理环境中得到培养,并且能偶展现出类似于肠道蠕动的特性。


另外,这一系统能够承受较长时间的细菌共培养,从而便于模拟细菌在体内的作用特性。之后,作者利用该设备进行了肠道炎症反应以及微生物功能的一系列研究与模拟,相关实验结果发表在最近一期的《PNAS》杂志上。


首先,作者利用该肠道模型与大肠杆菌进行共同培养。结果显示,在初期加入时,大肠杆菌定植在接种部位,之后24小时内,细菌快速蔓延整个肠道上皮层。


然而,在接下来的4天内,大肠杆菌未能影响肠道防护层的正常生理功能。之后,为了模拟肠炎的发病特征,作者向该模型中加入PBMC(含有各类淋巴细胞)进行共同孵育,结果显示:单独加入PBMC并不能引起肠道上皮的损伤,但同时加入细菌与PBMC时会引起肠道粘膜层的明显损伤,这一特征与肠炎的发病症状十分相似。


之后,作者检测了在肠道受损的情况下细胞分泌各类细胞因子的情况。结果显示:在加入细菌与PBMC时,细胞分泌的IL-8,IL-1beta,IL-6以及TNF-a会有明显的上升。


之后,作者单独将纯化的上述细胞因子加入没有接受**的肠道细胞模型中。结果显示:在四类细胞因子同时加入时,肠道模型表现出与上述**相同的受损特征。这一结果说明这些细胞因子对于微生物引发的肠道炎症反应具有关键的作用。


最后,作者在大肠杆菌**的基础上加入了几种不同类型的益生菌进行复合**。结果显示,这些益生菌能够有效抑制大肠杆菌以及PBMC引发的肠道炎症反应。这一结果说明了肠道微生物种群对免疫反应的复杂的调节功能。


综上,作者利用新开发的肠道细胞体外重构模型成功再现了体内的肠炎发病过程,这对于将来的基础研究以及转化研究都具有重要的意义。

来源:生物谷


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