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Les chercheurs expliquent l'outil de laboratoire qui simplifie des simulations de l'intestin humain

Rice University et l'université de Baylor des chercheurs de médicament ont trouvé une voie d'imiter des conditions dans des intestins, leur donnant un modèle mécanique pour l'accroissement en temps réel des infections bactériennes.

Dans une étude neuve, ils expliquent un outil de laboratoire qui simplifie des simulations de l'intestin humain, la rendant plus pratique pour trouver des demandes de règlement pour les maladies comme la diarrhée infectieuse.

L'équipe aboutie par le bioengineer Jane Grand-Allen de l'école de Brown du riz du bureau d'études a développé les magasins millifluidic transparents de perfusion (mPCs) il est facile fabriquer et utiliser qu'et compatible avec microscopique courant et l'analyse biochimique.

Les magasins permettent même à des non-bioengineers d'exécuter le genre d'études type faites avec une boîte de Pétri de 96 puits, avec l'avantage ajouté de l'écoulement de fluide au-dessus des cellules épithéliales injectées infectées avec des bactéries. Les magasins ont également des ports de micro-échelle pour l'entrée et sortie, tenant compte non seulement pour l'écoulement de fluide mais également de l'échantillon de l'environnement.

L'étude aboutie par Grand-Allen, Isabel C. Cameron professeur de la bio-ingénierie, et auteur important et ancienne élève Reid Wilson, actuel un résidant du riz de riz et de Baylor M.D./Ph.D. à l'université de santé et de la Science de l'Orégon, apparaît dans les annales du génie biomédical.

Reproduire l'intestin humain compliqué est un défi pour des chercheurs, a indiqué le co-auteur Anthony Maresso, un professeur agrégé de la virologie moléculaire et de la microbiologie chez Baylor. Les « dispositifs comme ces derniers ne sont souvent pas conviviaux et pratique pour des biologistes comme me, » il a dit. « Celui-ci a été conçu pour être facile à utiliser par des scientifiques avec moins de savoir-faire de bureau d'études. L'espoir est lui abaissera des barrages entre les techniciens et les chercheurs médicaux. »

Grand-Allen a dit qu'effectuant un système microfluidic qui ne coule pas peut être techniquement provocant. « Dans ce cas, nous avons dû imiter le régime du liquide dans tout l'intestin qui, particulièrement comparé au sang, est réellement lent, » il avons dit.

Des moulages des dispositifs, au sujet de la taille des plaques bonnes de la norme 96, ont été produits avec une imprimante 3D et employés pour former les magasins clairs de polymère. Les mPCs ont été injectés avec les enteroids intestinaux humains (HIEs), les cultures qui contiennent les types principaux de cellules indigènes à l'épithélium intestinal. Quand le liquide contenant des bactéries traversées, il a formé un film biologique sur les cellules, un phénomène non vu dans des plates-formes statiques.

Les chercheurs peuvent facilement évaluer à quel point les bactéries adhèrent à et infectent les cellules, visuellement et par l'échantillon par les ports sur l'un ou l'autre d'extrémité. Les plaques statiques permettent à des bactéries d'envahir les cellules et les expériences de limite à quelques heures, mais les lents traversent des mPCs permettent l'observation étendue et des résultats plus réalistes, Grand-Allen a dit.

Le contrôle du dispositif a abouti les chercheurs à trouver la première preuve directe que les fimbriae agrégatifs d'adhérence, annexes collantes trouvées sur la plupart d'Escherichia coli enteroaggregative infectieux (EAEC), sont nécessaires pour que les bactéries forment un film biologique.

Notre intention était d'affleurer lentement les toxines bactériennes pour les maintenir de nuire aux cellules. Cela a permis à plus de cellules de survivre ainsi nous pourrions observer le procédé de l'infection. Nous étions étonnés complet de voir qu'elle également a spectaculaire changé la nature du film qui a formé. »

Jane Grand-Allen, professeur, service de la bio-ingénierie, Rice University

Les dispositifs maintiennent également des cultures de HIE vivantes par le réapprovisionnement de l'oxygène et des éléments nutritifs dans la chambre de mPC, tenant compte d'un meilleur bilan des interactions réalistes entre les cellules et les agents pathogènes de envahissement, Grand-Allen a dit.

Il a dit que les mPCs faciliteront la recherche sur beaucoup de telles interactions. « Ceci permettra l'inspection systématique de beaucoup de différentes combinaisons, bon et mauvais, et comment le flux change la dynamique de cet environnement, » il a dit.

Source:
Journal reference:

Wilson, R. L., et al. (2021) A Millifluidic Perfusion Cassette for Studying the Pathogenesis of Enteric Infections Using Ex-Vivo Organoids. Annals of Biomedical Engineering. doi.org/10.1007/s10439-020-02705-8