Se estima que hasta 1,000,000 de estadounidenses sufren de enfermedades inflamatorias del intestino EII, como colitis ulcerosa y enfermedad de Crohn, que causan síntomas de leves a severos que, en el mejor de los casos, se pueden controlar y, en el peor de los casos, pueden provocar complicaciones potencialmente mortales.Si bien las respuestas inmunitarias anormales son en gran parte responsables de estas enfermedades, los problemas relacionados con el microbioma intestinal, las células epiteliales intestinales, los componentes inmunes y los movimientos rítmicos del peristaltismo intestinal también pueden contribuir y exacerbar los síntomas, pero hasta ahora, los científicos han tenido dificultades para desarrollar nuevosterapias para tratar las EII debido a su incapacidad para replicar el microambiente intestinal humano en el laboratorio.
Ahora, un equipo del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard co-dirigido por el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., y el miembro de la Facultad Core de Wyss James Collins, Ph.D., ha aprovechadoLa tecnología patentada de órganos humanos en chips del Instituto para microingeniería de un modelo de inflamación intestinal humana y sobrecrecimiento bacteriano en un intestino humano en un chip. El avance, informó en Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS , por primera vez, permite a los científicos analizar cómo los microbios intestinales normales y las bacterias patógenas contribuyen a las respuestas inmunes, e investigar los mecanismos de la EII en un modelo controlado que recapitula la fisiología intestinal humana.
"Se cree que la inflamación crónica del intestino es causada por interacciones anormales entre los microbios intestinales, las células epiteliales intestinales y el sistema inmune, pero hasta ahora ha sido imposible determinar cómo cada uno de estos factores contribuye al desarrollo de la enfermedad intestinal intestinal", dijo Hyun Jung Kim, Ph.D., ex becario de desarrollo tecnológico de Wyss y primer autor del estudio, al hablar sobre las limitaciones de los modelos in vitro y animales convencionales de sobrecrecimiento bacteriano e inflamación de los intestinos.
Sin embargo, la tecnología del intestino humano en un chip proporciona un microambiente ideal para imitar las condiciones naturales del intestino humano en una plataforma in vitro controlable a pequeña escala. El intestino humano en un chip fue el primeroinventado en el Instituto Wyss en 2012. Hecho de un polímero transparente y flexible del tamaño de una memoria de computadora, el dispositivo microfluídico de canal hueco simula la estructura física, el microambiente, las ondas de movimiento similares al peristaltismo y el flujo de fluido del intestino humano.
En este último avance informado en PNAS , el equipo de Wyss demostró que la capacidad única del intestino humano en un chip de cocultivar las células intestinales con microbios vivos del microbioma intestinal normal durante un período prolongado de tiempo, hasta dos semanas, podría permitir una comprensión innovadora decómo las comunidades microbianas que prosperan dentro de nuestros tractos gastrointestinales contribuyen a la salud y la enfermedad humana.
"El descubrimiento del microbioma y su importancia representa un gran cambio de paradigma en nuestra comprensión de la salud humana: hay más microbios viviendo en nosotros y en nosotros que en nuestras propias células", dijo Ingber, quien también es el profesor de Judah Folkmande Biología Vascular en la Facultad de Medicina de Harvard y el Programa de Biología Vascular en el Hospital de Niños de Boston, y Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard. "Hasta ahora, el uso de métodos de cultivo tradicionales y cultivos organoides aún más sofisticadoshemos evitado que el microbioma se estudie más allá de uno o dos días. Con nuestro intestino humano en un chip, no solo podemos cultivar el microbioma intestinal normal durante períodos prolongados, sino que también podemos analizar las contribuciones de patógenos, células inmunes yendotelio vascular y linfático, así como enfermedades modelo específicas para comprender las respuestas fisiopatológicas complejas del tracto intestinal ".
"Hay mucho que aprender sobre la EII, así como también cómo los antibióticos impactan en el microbioma", dijo Collins, quien también es profesor titular de Ingeniería Médica y Ciencia en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. "Esta tecnología permite estudiar ende manera aislada y controlada, la complejidad del microbioma y el papel que juegan las diferentes especies microbianas en la salud y la enfermedad. Por lo tanto, es una plataforma muy valiosa para los esfuerzos de descubrimiento y traducción clínica ".
Ya el avance ha revelado nuevos descubrimientos en el funcionamiento interno del tracto intestinal humano y sus respuestas inmunes. Se descubrió que cuatro proteínas pequeñas que estimulan la inflamación llamadas citocinas actúan en conjunto para desencadenar respuestas inmunes inflamatorias que dañan e irritan el intestino.Este descubrimiento podría abrir una nueva vía terapéutica potencial para tratar la EII al "bloquear" estas proteínas de citocina simultáneamente.
El equipo de Wyss también estudió el papel que desempeña el flujo de fluidos y el movimiento peristáltico en forma de onda del intestino para mantener un equilibrio dinámico del microbioma intestinal, descubriendo que la ausencia de movimiento peristáltico puede conducir a un crecimiento excesivo desenfrenado de bacterias completamente independiente de cambios enflujo de líquido. Esto podría ayudar a explicar por qué algunos pacientes con EII y otras afecciones desarrollan sobrecrecimiento bacteriano, como los pacientes que desarrollan íleo, que es un síndrome que puede ocurrir después de una cirugía intestinal cuando hay un retraso prolongado en la capacidad del cuerpo para reanudar la peristáltica normal.mociones.
El equipo de Wyss cree que la capacidad del intestino humano en un chip para cultivar el microbioma con células intestinales humanas también es prometedora para el campo de la medicina de precisión, donde las células y la microbiota intestinal de un paciente podrían algún día cultivarse en su interiorun intestino en un chip para probar diferentes terapias e identificar una estrategia de tratamiento individualizada.
"Anteriormente, el microbioma y su papel en la salud humana se definieron en gran medida a través del estudio de su expresión génica, pero ahora, al poder llevar a cabo la experimentación humana in vitro en relación con la interacción del microbioma, las células intestinales humanas y los componentes inmunes humanos,esperamos obtener una comprensión mucho más profunda de los mecanismos fisiopatológicos subyacentes que con suerte conducirán al desarrollo de terapias nuevas y más efectivas ", dijo Ingber.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :