芯片上的肠道微生物组

肠道是人体最复杂的器官之一。在内部，它充满了多样化的微生物种群，这些微生物种群与肠道细胞相互作用并合作消化食物和药物。这种微生物组的破坏与多种疾病密切相关，例如炎症性肠病、肥胖、哮喘，甚至心理和行为障碍。

因此，有效的肠道模型对于理解其功能和相关疾病非常有用。在 AIP 出版社的 APL Bioengineering 中，来自加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员描述了芯片上肠道设备如何将实验室模型与人类生物学联系起来。

器官芯片设备是人体器官的微型化模型。它们包含微小的微通道，细胞和组织培养物在其中与精确控制的营养物质相互作用。以这种方式调节细胞环境对于创建逼真的组织模型至关重要。

使用这些模型避免了临床试验的耗时和昂贵的挑战以及动物试验背后的伦理问题。

“医学研究目前面临着重大障碍，无论是在了解控制人体器官功能的基础科学方面，还是在新药和疗法的研发方面，”作者 Amin Valiei 说。“获得可以在实验室中方便研究的有效人体器官模型可以显着加速科学发现和新药的开发。”

由于其独特的环境条件，微生物组的建模特别困难。通过创造性的设计，肠道芯片设备可以模拟许多这些特性，例如肠道的厌氧气氛、流体流动和收缩/松弛脉冲。与标准实验室细胞培养物相比，在这种环境中生长的肠道细胞意味着它们更接近人类生物学。

“最近的肠道芯片模型已经证明在维持人类肠道细胞和微生物群的共培养数天甚至数周方面取得了成功，”Valiei 说。“这开辟了在生物学相关条件下分析微生物组的新方法。”

作者重点介绍了关键的片上肠道设备及其在模拟微生物和人类细胞生物学方面的成功。他们还描述了当前使用该技术的疾病模型和药物研究。

Valiei 说：“其独特的功能使芯片上的器官适合未来的大量研究调查。”

该团队目前正在研究生态失调，这是一种肠道微生物群落失衡，会对健康造成重大影响。他们的目标是找到创新的方法来诊断、减轻和治疗这种情况。