人造肠道旨在暴露难以捉摸的微生物组及其量的细菌

时间：2021-08-24 09:52:04 来源：

在林肯实验室开发的综合人工肠平台允许研究人员准确地模拟结肠，开启了对人微生物组的精确测试的方式。

微生物组是一系列居住在我们身体上的一株细菌的集合。每个人的微生物组都是独一无二的 - 就像一个指纹 - 研究人员正在寻找越来越多的方式，它会影响我们的健康和日常生活。一个例子涉及大脑和肠道中的细菌之间的表观联系。这种脑肠道“轴”被认为影响帕金森病，抑郁症和肠易肠综合征等条件。然而，由于一个核心问题，许多研究进入脑齿轴的研究已经停滞：缺乏足够的肠道可测试模型。

目前的测试平台不能准确地模拟人体肠道，足以足够廉价地进行大规模研究。研究界需要一些新的东西，这是MIT林肯实验室的一支球队在通过技术办公室资助的项目中解决了一支球队。他们的目标是创造完美的人为肠道。

“机械方面的问题是你如何模拟冒号？”托德·托尔森，该项目的主要调查员来自生物和化学技术组。“冒号的细菌占据了许多生态利基。”

Thorsen指的是人体肠道的复杂性，包括100万亿微生物的社区，即所有具有特定的，有时会发生冲突。例如，肠道中某些类型的细菌将在存在氧气存在下死亡，而其他类型需要它以存活。肠道还含有含有不同类型的细菌的硬质和软粘液。所有这些条件都需要在一个平台中模仿，以适当维持和测试微生物组样本 - 这不是一项简单的任务。

“到目前为止，没有人能够在生物学和化学技术集团的生物和化学技术集团的发展和制造中说，没有人能够培养微生物摩尔样本并维持它。”“如果我们能够维持文化，我们可以做像添加毒素和治疗物一样的事情，以了解他们如何随着时间的推移改变文化。”

人造肠道包括两个整体组件，该组件在一起，以使人体肠道中的天然氧和粘膜梯度模拟。

为了解决这个问题，实验室团队开发了由渗透硅橡胶和其他塑料制成的多电影平台，如聚苯乙烯，所有这些塑料都是便宜的，可以迅速原型。平台的两个组件模拟了必需的氧气和粘膜梯度。

上面的照片（左）显示了控制氧气梯度的组件。空气通过塑料扩散，而蓝色端口允许研究人员在相邻的微纤维室内的不同位置改变局部氧气浓度。右图显示了控制粘液的组件，从下面耗尽到设备中。两个组件都实施了仔细的几何形状，从而产生肠道中发现的精确条件。

这张照片显示了在实验室设计的管状核心壳折纸凝固型原型。微生物样品流过装置的芯，而外圈设计用于支持人体细胞的培养物。

“最终系统将使我们解决现实世界问题，”沃尔什说。除了解开脑肠道轴之外，这些问题包括开发对当前和新出现的病原体的弹性，以及打击生物战争等。

今年，该研究团队正在与伯明翰大学阿拉巴马大学合作;东北大学;和加州大学，旧金山贯彻他们的第一次考验微生物组样品，以研究与帕金森病的联系。实验室的作用是利用人工肠道培养来自有和没有帕金森病的人的微生物组样品，并在添加不同疑似不良影响者时测试发生的事情。目标是关联由于暴露于某些毒素引起的微生物组的变化可能导致帕金森的神经损伤。

该实验室还将继续推进项目的其他方面。一些例子包括在组装期间构建一个管状芯壳折纸状肠，以模拟结肠和周围的血管化组织，以及开发建模软件以预测微生物社区如何随时间变化。

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