Neues Modell entwickelt, um entzündliche Darmerkrankung in menschlichen Biopsieproben zu studieren

Anonim

Die chronisch entzündliche Darmerkrankung (IBD) ist eine komplexe Erkrankung, die lebenslange Pflege erfordert und das Krebsrisiko einer Person erhöht. Aber seine Ursprünge sind immer noch ein Mysterium. Jetzt hat ein Team von Forschern ein neues Kulturmodell des menschlichen Darms geschaffen, in dem lebendes Gewebe aus einer Patientenbiopsie konserviert und tagelang untersucht werden kann.

Das Modell, das in einer in dieser Woche in Biomicrofluidics veröffentlichten Studie beschrieben wird, wird es Forschern ermöglichen, mögliche Krankheitsursachen zu untersuchen und neue Medikamente zur Behandlung von IBD zu testen, sagte Amy Dawson, Postdoc im Labor von John Greenman an der University of Hull. UK Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Morten Jacobsen an der Universität von Oslo in Norwegen durchgeführt, dem Senior Lead der Studie.

"Das neue Modell ermöglicht Studien der komplexen Wechselwirkungen zwischen Wirtszellen, Schleimproduktion und Darmmikroben in einem System, das die Situation bei menschlichen Patienten genau nachahmt", sagte Dawson.

Obwohl lokale Entzündungen und Unterschiede im Darmmikrobiom mit den Symptomen der Colitis ulcerosa und Morbus Crohn - den beiden Formen der IBD - in Verbindung gebracht wurden, ist die genaue Ursache dieser Erkrankungen noch nicht bekannt. Studien von IBD werden typischerweise unter Verwendung von Zellkulturexperimenten oder Tiermodellen durchgeführt, die nicht die genauen Zustände nachahmen, die im Darm von menschlichen Patienten auftreten. Bei der Verwendung von biopsiertem Gewebe verlassen sich Forscher auf eine als Ussing-Kammer bekannte Vorrichtung, die die Probe unter statischen Wachstumsbedingungen festklemmt - zerkleinert Teile der Probe und hält sie für ungefähr acht Stunden lebensfähig. Statt solcher statischer Kulturbedingungen wandten sich Dawson und ihre Kollegen einer Mikrofluidikkammer mit zwei Durchgängen zu, die Abfallstoffe entfernt und Nährstoffe über kontinuierliche Flüssigkeitsströme liefert und das Gewebe für längere Zeiträume lebensfähig halten kann.

Um biopsierte Darmproben zu untersuchen, entwickelte das Forscherteam eine mikrofluidische Kammer, in der intaktes Gewebe in bekannter Orientierung eingeführt werden kann. Der Flüssigkeitsstrom auf beiden Seiten des Gewebes ahmte die luminalen und serosalen Oberflächen des Darms im Körper nach. Gewebeproben wurden von Patienten entnommen, die sich nach einer Diagnose von IBD einer Biopsie unterzogen hatten, und von Patienten, die an Dickdarmkrebs litten, dessen Gewebe von IBD-bedingten Veränderungen nicht betroffen war.

In den ersten 24 Stunden gaben die Gewebe große Mengen Laktat-Dehydrogenase frei, ein Enzymmarker, der mit dem Zelltod in Verbindung steht - wahrscheinlich weil die Zellen während der Operation geschädigt wurden und das Gerät aufbaute, erklärte Dawson. Aber nach diesem anfänglichen Spike zeigten Enzymfunktionen und mikroskopische Analysen, dass die Gewebe bis zu 72 Stunden in der Zweistromvorrichtung am Leben und lebensfähig blieben.

"Sie würden irgendeine Art von Verfall nach der Entfernung vom menschlichen Körper erwarten", sagte Dawson. "Aber das Gewebe bleibt für eine signifikante Zeitspanne funktionsfähig."

Fast 85 Prozent der Patientenproben konnten erfolgreich zur Erstellung solcher IBD-Modelle verwendet werden. Die Verwendung dieser Biopsien zum Testen verschiedener Behandlungspläne könnte auch helfen, personalisierte Pläne zur Behandlung von Patientenstörungen schnell zu identifizieren.

"Das Modell ist relativ leicht in jedem Labor zu etablieren und kann auf viele Arten von Tests angewendet werden, da es der Realität des menschlichen Körpers ähnlicher ist", fügte Dawson hinzu.

In zukünftigen Studien plant das Team, das Modell zu verwenden, um besser zu verstehen, wie Mikroben, Wirtsfaktoren und Entzündungsmarker interagieren, um die Kennzeichen von entzündlichen Erkrankungen im Darm zu erzeugen.

"Es ist wichtig, die Darmbakterien und dieses Zusammenspiel zu verstehen", sagte Dawson. "Im Moment gibt es keine übereinstimmenden Muster bei Menschen mit IBD und bei denen, die nicht leiden."