Η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου (IBD) είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί, επειδή οι επιστήμονες δεν κατανοούν πλήρως τι προκαλεί τη χρόνια φλεγμονή, τη βλάβη των ιστών και την ίνωση που παρατηρούνται στους ασθενείς. Τώρα, ερευνητές από το Ινστιτούτο Wyss του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ, ανέπτυξαν ένα ανθρώπινο μοντέλο «οργάνου σε τσιπ» (organ-on-a-chip) που αναπαράγει βασικά χαρακτηριστικά της πάθησης και αποκαλύπτει απροσδόκητους βιολογικούς παράγοντες της νόσου, όπως τον ρόλο των στρωματικών ινοβλαστών, τη μηχανική κίνηση του εντέρου και τις ορμόνες που σχετίζονται με την εγκυμοσύνη.
Η μελέτη καλύπτει ένα σημαντικό κενό στην έρευνα της IBD: την έλλειψη ανθρώπινων μοντέλων που να αποτυπώνουν με ακρίβεια την πολυπλοκότητα της νόσου. Τα ζωικά μοντέλα συχνά αποτυγχάνουν να αναπαράγουν τις ανθρώπινες ανοσολογικές αποκρίσεις και τη συμπεριφορά των ιστών, αφήνοντας αναπάντητα κρίσιμα ερωτήματα για τη νόσο του Crohn και την ελκώδη κολίτιδα, που επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν εξατομικευμένα «τσιπ παχέος εντέρου» χρησιμοποιώντας κύτταρα από φλεγμονώδεις αλλά και υγιείς περιοχές του εντέρου ασθενών με IBD. Αυτά τα τσιπ συνδυάζουν εντερικά επιθηλιακά κύτταρα και στρωματικούς ινοβλάστες σε ένα μικρορευστομηχανικό σύστημα που μιμείται τη ροή του αίματος, την κίνηση των εντερικών υγρών, αλλά και τη ρυθμική διαστολή του εντέρου.
Το αποτέλεσμα είναι ένα «ζωντανό» μοντέλο ανθρώπινου εντέρου που επιτρέπει στους ερευνητές να παρατηρούν τη φλεγμονή, τη βλάβη του φραγμού και την αναδιαμόρφωση των ιστών σε πραγματικό χρόνο, υπό ελεγχόμενες συνθήκες.
Κρυφοί παράγοντες
Το μοντέλο έδειξε ότι οι ινοβλάστες στο εντερικό στρώμα δεν είναι απλώς κύτταρα δομικής στήριξης, αλλά ενεργοί παράγοντες που προκαλούν τη νόσο. Όταν υπήρχαν ινοβλάστες που προέρχονταν από ασθενείς με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου, ακόμη και τα υγιή επιθηλιακά κύτταρα άρχισαν να εμφανίζουν συμπεριφορά παρόμοια με αυτή της πάθησης, όπως διάσπαση του εντερικού φραγμού και φλεγμονή.
Η μηχανική διάταση του ιστού επιδείνωσε περαιτέρω τη φλεγμονή και την ίνωση, υποδηλώνοντας ότι η ίδια η κινητικότητα του εντέρου μπορεί να επηρεάζει τη σοβαρότητα της νόσου.
Το σύστημα έδειξε επίσης ότι τα ανοσοκύτταρα διεισδύουν πιο επιθετικά στον επιθηλιακό ιστό στα «άρρωστα» τσιπ σε σύγκριση με τα υγιή, κάτι που αντανακλά στενά αυτό που παρατηρείται στους ασθενείς.
Οι ορμόνες της εγκυμοσύνης επηρεάζουν τη σοβαρότητα της νόσου
Οι ερευνητές δοκίμασαν στη συνέχεια αν οι ορμόνες της εγκυμοσύνης επηρεάζουν την εξέλιξη της IBD. Όταν εισήχθησαν ορμονικά επίπεδα αντίστοιχα με το πρώτο τρίμηνο εγκυμοσύνης, η φλεγμονή και η ίνωση αυξήθηκαν σημαντικά στα IBD τσιπ, αλλά όχι στα υγιή. Αυτό προσφέρει μια πιθανή βιολογική εξήγηση για το γιατί ορισμένες γυναίκες εμφανίζουν επιδείνωση των συμπτωμάτων κατά την εγκυμοσύνη.
Η πλατφόρμα χρησιμοποιήθηκε επίσης για την προσομοίωση πρώιμης καρκινογένεσης. Όταν εκτέθηκαν σε καρκινογόνο παράγοντα, τα IBD τσιπ εμφάνισαν υψηλότερα ποσοστά μεταλλάξεων, χρωμοσωμικές αλλαγές και ενεργοποίηση καρκινικών μονοπατιών σε σχέση με τα υγιή τσιπ, γεγονός που υποδηλώνει ότι η χρόνια φλεγμονή αυξάνει την ευαισθησία στον καρκίνο μέσω μετρήσιμων κυτταρικών αλλαγών.
Αύξηση του κινδύνου εμφάνισης καρκίνου
Η μελέτη έδειξε επίσης ότι οι ινοβλάστες που σχετίζονται με τη φλεγμονώδη νόσο του εντέρου (IBD) ενισχύουν τα πρώιμα καρκινικά σήματα στα επιθηλιακά κύτταρα. Αυτό δημιουργεί μια άμεση σύνδεση μεταξύ της συμπεριφοράς των στρωματικών κυττάρων και της έναρξης του καρκίνου στον φλεγμονώδη εντερικό ιστό.
«Τα τσιπ IBD που επενδύθηκαν με ανασυνδυασμένους ιστούς με ENU έδειξαν και πάλι μια κυρίαρχη λειτουργία των ινοβλαστών IBD, οι οποίοι προκάλεσαν έντονα την έκφραση του δείκτη πρώιμου σταδίου του καρκίνου του παχέος εντέρου (CEACAM5) σε υγιή επιθηλιακά κύτταρα που εκτέθηκαν σε αυτόν τον καρκινογόνο παράγοντα», ανέφεραν οι ερευνητές.
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η ίνωση και τα φλεγμονώδη σήματα στο έντερο μπορεί να συμβάλλουν ενεργά στον κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου, και όχι απλώς να συνοδεύουν την εξέλιξη της νόσου. Η μελέτη υπογραμμίζει τον τρόπο με τον οποίο τα «οργανικά τσιπ» που προέρχονται από ασθενείς θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένα εργαλείο για τη μελέτη σύνθετων ασθενειών και τη δοκιμή θεραπειών σε ένα ελεγχόμενο σύστημα που ανταποκρίνεται στις ανθρώπινες συνθήκες.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature Biomedical Engineering».
Πηγή: Interesting Engineering
Κάνε like στη σελίδα μας στο Facebook
Ακολούθησε μας στο Twitter
Κάνε εγγραφή στο κανάλι μας στο Youtube
Γίνε μέλος στο κανάλι μας στο Viber
– Αναφέρεται ως πηγή το ertnews.gr στο σημείο όπου γίνεται η αναφορά.
– Στο τέλος του άρθρου ως Πηγή
– Σε ένα από τα δύο σημεία να υπάρχει ενεργός σύνδεσμος
