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L’utilizzo di questi modelli evita lunghi e costosi studi clinici e le questioni etiche alla base dei test sugli animali.
L’intestino è uno degli organi più complessi del corpo. All’interno, pullula di una popolazione microbica diversificata che interagisce e coopera con le cellule intestinali per digerire cibo e farmaci.
Le variazioni in questo microbiota hanno forti legami con un ampio spettro di malattie, come la malattia infiammatoria intestinale, l’obesità, l’asma e persino disturbi psicologici e comportamentali.
Modelli validi dell’intestino sono quindi immensamente utili per comprendere la sua funzione e i disturbi associati. Su APL Bioengineering, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley e Lawrence Berkeley National Lab hanno descritto come i dispositivi gut-on-a-chip possono collegare modelli di laboratorio e biologia umana.
I dispositivi organ-on-a-chip sono modelli miniaturizzati di organi umani. Contengono minuscoli microcanali in cui le cellule e le colture di tessuti interagiscono con nutrienti controllati con precisione. Regolare l’ambiente cellulare in questo modo è fondamentale per creare modelli realistici di tessuto.
L’utilizzo di questi modelli evita lunghi e costosi studi clinici e le questioni etiche alla base dei test sugli animali.
“La ricerca medica sta attualmente affrontando grandi ostacoli, sia in termini di comprensione della scienza di base che governa la funzione degli organi umani che di ricerca e sviluppo di nuovi farmaci e terapie”, ha detto l’autore Amin Valiei.
“L’accesso a modelli validi di organi umani che possono essere studiati comodamente in laboratorio può accelerare significativamente le scoperte scientifiche e lo sviluppo di nuovi farmaci”.
La modellazione del microbiota è particolarmente difficile a causa delle sue condizioni ambientali uniche. Attraverso il design creativo, i dispositivi gut-on-a-chip possono simulare molte di queste proprietà, come l’atmosfera anaerobica dell’intestino, il flusso del fluido e gli impulsi di contrazione / rilassamento.
La crescita delle cellule intestinali in questo ambiente significa che assomigliano più da vicino alla biologia umana rispetto alle colture cellulari di laboratorio standard.
“Recenti modelli gut-on-a-chip hanno dimostrato il successo nel mantenere una cocoltura vitale delle cellule intestinali umane e del microbioma per alcuni giorni e anche fino a settimane”, ha detto Valiei. “Questo apre nuovi modi per analizzare il microbioma in condizioni biologicamente rilevanti”.
Gli autori evidenziano i principali dispositivi gut-on-a-chip e il loro successo nella simulazione della biologia cellulare microbica e umana. Descrivono anche gli attuali modelli di malattia e gli studi sui farmaci che utilizzano la tecnologia.
“Le sue capacità uniche rendono l’organ-on-a-chip adatto per molte indagini di ricerca in futuro”, ha affermato Valiei.
Il team sta attualmente studiando la disbiosi, uno squilibrio nella comunità microbica intestinale con importanti conseguenze sulla salute. Mirano a trovare modi innovativi per diagnosticare, mitigare e trattare questa condizione.
