Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han desarrollado un sistema que permite observaciones en tiempo real de células individuales en el colon de un ratón vivo.
Los investigadores esperan que el procedimiento permita nuevas investigaciones sobre el microbioma del sistema digestivo, así como las causas de enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer de colon y sus tratamientos.
El procedimiento descrito en línea el 11 de diciembre en Comunicaciones de la naturaleza consiste en implantar quirúrgicamente una ventana transparente en la piel abdominal de un ratón sobre el colon. Ya se están utilizando configuraciones similares para permitir ver en vivo el funcionamiento interno detallado del cerebro, la médula espinal, el hígado, los pulmones y otros órganos. Imágenes de un colon vivo, sin embargo, es una propuesta más resbaladiza.
"Un cerebro no se mueve mucho, pero el colon sí, lo que dificulta la obtención de imágenes detalladas en una sola célula", dijo Xiling Shen, profesor asociado de ingeniería biomédica de la familia Hawkins en la Universidad de Duke ".Hemos desarrollado un sistema magnético que es lo suficientemente fuerte como para estabilizar el colon en su lugar durante la obtención de imágenes para obtener este nivel de resolución, pero se puede apagar rápidamente para permitir que el colon se mueva libremente ".
Inmovilizar el colon para obtener imágenes es una tarea difícil para los métodos tradicionales como el pegamento o las puntadas. En el mejor de los casos, pueden causar inflamación que arruinaría la mayoría de los experimentos. En el peor de los casos, pueden causar obstrucciones, que pueden matar rápidamente al ratón que se está estudiando.
Para evitar este problema, Shen desarrolló un dispositivo magnético que se parece mucho a una pequeña tira nasal de metal y se puede unir de forma segura al colon. Un campo magnético ajusta el colon en su lugar y lo mantiene estable durante la imagen, pero una vez apagado,deja el colon libre para moverse y funcionar normalmente.
Un órgano vital que alberga gran parte del microbioma del sistema digestivo, el colon puede verse afectado por enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal, trastornos gastrointestinales funcionales y cáncer. También juega un papel clave en la regulación del sistema inmune y puede comunicarse directamente conEl cerebro a través de los nervios sacros.
"Existe una gran necesidad de comprender mejor el colon, porque puede sufrir muchas enfermedades y desempeña muchos roles con importantes implicaciones para la salud", dijo Shen. En el estudio, Shen y sus colegas realizaron varias pruebas deexperimentos principales que proporcionan puntos de partida para futuras líneas de investigación.
Los investigadores primero colonizaron un colon vivo de ratón con bacterias E. coli, derivadas de pacientes con enfermedad de Crohn, que habían sido marcadas con proteínas fluorescentes. Luego, los investigadores demostraron que podían rastrear la migración, el crecimiento y la disminución de la bacteria durante más de tresdías. Esta capacidad podría ayudar a los investigadores a comprender no solo cómo las bacterias antagónicas afectan el colon, dice Shen, sino los papeles positivos que pueden desempeñar los probióticos y qué cepas pueden ayudar mejor a las personas con trastornos gastrointestinales.
En el siguiente experimento, los ratones fueron criados con varios tipos de células inmunes fluorescentes. Luego, los investigadores indujeron inflamación en el colon y observaron cuidadosamente la activación de estas células inmunes. Shen dice que este enfoque podría usarse con varios tipos de células inmunesy enfermedades para comprender mejor cómo responde el sistema inmunitario a los desafíos.
Shen y sus colegas demostraron que podían etiquetar y rastrear las células madre epiteliales del colon asociadas con el cáncer colorrectal durante el tratamiento de radiación. También demostraron que podían observar cómo los nervios de todo el colon respondían a la estimulación del nervio sacro, una terapia emergente para tratar la motilidad ytrastornos inmunes como trastornos gastrointestinales funcionales y trastorno del intestino irritable.
"Si bien sabemos que la estimulación eléctrica de los nervios sacros puede aliviar los síntomas de estos trastornos gastrointestinales, actualmente no tenemos idea de por qué o de ninguna manera de optimizar estos tratamientos", dijo Shen. "Poder ver cómo las neuronas del colon responden a diferenteslas formas de onda, las frecuencias y las amplitudes de estimulación serán invaluables para hacer de este enfoque una mejor opción para más pacientes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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