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哈佛大学研究组采用器官芯片技术助力体外研究人体微生物组

2019-11-16 18:24:24

日前，哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的一个研究小组利用“器官芯片”微流体培养技术开发出了解决厌氧微生物在体外研究的方案。此研究小组现在能够在人体肠道芯片中培养一种稳定的复杂人体微生物组。

人类微生物组，即生活在体内和体内的大量微生物，深刻地影响着人类的健康和疾病。特别是人体肠道菌群，其中含有最密集的微生物，不仅可以分解营养物质，释放对我们生存至关重要的分子，而且也是许多疾病发展的关键因素，包括感染，炎症性肠病，癌症，代谢性疾病，自身免疫性疾病和神经精神疾病。

我们对人体 - 微生物组相互作用的了解大多基于使用基因组或宏基因组分析的粪便样品中所含的疾病状态和细菌DNA之间的相关性研究。这是因为研究微生物组与人体外肠组织之间的直接相互作用是一项艰巨的挑战，这在很大程度上是因为即使共生细菌在培养皿上生长的一天内也会过度生长并杀死人体细胞。肠道中的许多共生微生物也是厌氧的，因此它们需要非常低的氧气条件才能生长，这会损害人体细胞。

（图片来源：Www.pixabay.com）

哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的一个研究小组由该研究所的创始主任唐纳德·英伯德领导，他利用“器官芯片”（器官芯片）微流体培养技术开发出了解决这一问题的方案。他的团队现在能够在人体肠道芯片中培养一种稳定的复杂人体微生物组，与人血管上皮细胞直接接触至少5天，其中建立氧气梯度，为内皮和上皮提供高水平，同时保持缺氧状态。共生细菌栖息的肠腔内的病症。它们的“厌氧肠片”在数天内稳定地保持了与人类粪便相似的微生物多样性，并且是由人肠组织形成的保护性生理屏障。该研究发表在《Nature Biomedical Engineering》上。

“过去十年医学的主要模式转变是认识到微生物组在健康和疾病中发挥的巨大作用。这种新的厌氧肠道芯片技术现在提供了一种研究临床相关的人类宿主 - 微生物体相互作用的方法。通过提供直接进入微生物组和分化的肠组织，这种方法可用于发现导致疾病或可能有助于预防这些疾病的特定微生物或其代谢产物，并且因为我们使用从患者分离的细胞，可以使用这种方法对于个性化医疗提供帮助“

关于肠道微生物

肠道微生物指动物肠道中存在的数量庞大的微生物，这群微生物依靠动物的肠道生活，同时帮助寄主完成多种生理生化功能。肠道不仅是人体消化吸收的重要场所，同时也是最大的免疫器官，在维持正常免疫防御功能中发挥着极其重要的作用。人体肠道为微生物提供了良好的栖息环境，成人肠道内的微生物数量高达10^14个，接近人体体细胞数量的10倍；质量达到1.2kg，接近人体肝脏的质量；其包含的基因数目约是人体自身的100倍，具有人体自身不具备的代谢功能。

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