Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) — это сложные патологии, которые требуют пожизненного лечения и одновременно с этим увеличивают риск заболевания раком. До сих пор этиология неспецифического язвенного колита (НЯК) и болезни Крона (БК) остается загадкой.
Недавно команда ученых создала новую модель для исследования кишечника человека, где полученные в ходе биопсии живые ткани могут изучаться на протяжении нескольких дней.
Модель, описанная в исследовании, опубликованном на этой неделе в Biomicrofluidics, AIP Publishing, позволит ученым изучать возможные причины этих заболеваний и проводить испытания новых лекарственных препаратов.
Amy Dawson, автор исследования, ученый в лаборатории John Greenman в университете Халла, Великобритания
Исследование проводилось в сотрудничестве с Morten Jacobsen в университете Осло в Норвегии.
Новая модель дает возможность изучения сложных взаимодействий между клетками-хозяевами, слизью и микробами. Модель позволяет имитировать системные процессы, происходящие в кишечнике человека.
Amy Dawson, автор исследования, ученый в лаборатории John Greenman в университете Халла, Великобритания
Несмотря на то, что определенная локализация воспаления и различия в микробиоте кишечника были связаны с симптомами язвенного колита и болезни Крона, точная причина этих нарушений неизвестна. Исследования ВЗК обычно проходят с помощью экспериментов на клеточных культурах или моделях животных, которые, однако, не имитируют точные условия, возникающие в кишечнике человека. Используя биопсию, ученые полагаются на устройство, известное как камеры Уссинга. Устройство позволяет разместить эпителиальную мембрану или клеточный монослой таким образом, чтобы каждая их сторона была изолирована от второй половины камеры, в итоге сохраняя образец жизнеспособным на протяжении около 8 часов. Вместо таких статических условий, Amy Dawson и ее коллеги обратились к двойной микрофлюидной потоковой камере, которая выводит шлаки и питательные вещества через постоянные потоки жидкости и может сохранять ткани в течение длительного периода времени.
Для изучения биопсии кишечника, исследовательская группа разработала микрофлюидную камеру, где интактные ткани могут быть вставлены в определенном положении. Поток жидкости по обе стороны ткани имитирует люминальную и серозную поверхности кишки. Образцы тканей, участвующие в эксперименте, были получены от пациентов с ВЗК и от пациентов с колоректальным раком.
В течение первых 24 часов, ткани спродуцировали большое количество лактатдегидрогеназы, фермента, связанного с гибелью клеток — вероятно, потому что клетки были повреждены во время процесса взятия биопсии и настройки микрофлюидной камеры, Однако, далее ферментный и микроскопический анализы показали, что ткани остались живыми и жизнеспособными на протяжении 72 часов в рамках дуального потока внутри устройства.
Можно предположить, что некоторые части клеток были повреждены в ходе изъятия их из человеческого организма. Несмотря на это, ткань продолжает функционировать в течение значительного периода времени!
Amy Dawson, автор исследования, ученый в лаборатории John Greenman в университете Халла, Великобритания
Около 85% взятых образцов могут быть успешно использованы для создания таких моделей. С помощью этих биопсий мы сможем тестировать различные схемы лечения, что, помимо всего прочего, может помочь быстро определить индивидуальные планы лечения язвенного колита и болезни Крона в каждом отдельном случае.
Такого рода модель сравнительно легко установить в любой лаборатории, и она может быть применена ко многим видам тестов в связи с более точной имитацией процессов, происходящих в человеческом кишечнике.
Amy Dawson, автор исследования, ученый в лаборатории John Greenman в университете Халла, Великобритания
В будущих исследованиях команда планирует использовать модель, чтобы лучше понять, как бактерии, живущие в кишечнике, взаимодействуют с внешними факторами, в конечном счете приводя к развитию НЯК или БК.
Нам важно понять взаимосвязь между кишечными микроорганизмами и этиологией ВЗК Нам предстоит создать разные модели, имитирующие кишечники больных и здоровых людей.
Amy Dawson, автор исследования, ученый в лаборатории John Greenman в университете Халла, Великобритания
У меня был НЯК. К сожалению болезнь неизлечима, поэтому пришлось удалить кишечник. Ну и ничего, теперь НЯК нет, я здорова.