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Combinaison d’organoïdes humains et de la technologie Organ-on-a-Chip pour modéliser des fonction...
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Bioengineering
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JoVE Journal Bioengineering
Combining Human Organoids and Organ-on-a-Chip Technology to Model Intestinal Region-Specific Functionality

Combinaison d’organoïdes humains et de la technologie Organ-on-a-Chip pour modéliser des fonctionnalités spécifiques à la région intestinale

Full Text
15,061 Views
10:56 min
May 5, 2022

DOI: 10.3791/63724-v

Gauri Kulkarni*1, Athanasia Apostolou*1, Lorna Ewart1, Carolina Lucchesi1, Magdalena Kasendra2,3

1Emulate Inc. Boston, 2Center for Stem Cell and Organoid Medicine,Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, 3Division of Pediatric General and Thoracic Surgery,Cincinnati Children’s Hospital Medical Center

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol demonstrates the integration of biopsy-derived intestinal organoids with organ-on-a-chip technology to create a microphysiological platform that mimics the functionality of the human intestine. This innovative approach allows for the study of pharmacokinetics, drug-drug interactions, and intestinal barrier dysfunction.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Biology
  • Pharmacology

Background

  • Biopsy-derived intestinal organoids provide a model for studying intestinal physiology.
  • Organ-on-a-chip technology enhances the experimental control of biological systems.
  • This method allows for the reproduction of the complex intestinal epithelium.
  • Understanding gut functions is crucial for drug development and disease prevention.

Purpose of Study

  • To create a physiologically relevant intestine chip.
  • To predict pharmacokinetics and drug interactions.
  • To study intestinal epithelial barrier dysfunction.

Methods Used

  • Integration of organoids with organ-on-a-chip technology.
  • Control of mechanical cues and biochemical gradients.
  • Seeding of organoids as a critical step in the protocol.
  • Emulation of human intestinal physiology.

Main Results

  • The platform successfully mimics the complexity of the human intestine.
  • Enhanced understanding of cellular and molecular gut functions.
  • Improved predictions of pharmacokinetics and pharmacodynamics.
  • Potential to identify drug candidates that prevent inflammatory damage.

Conclusions

  • The microphysiological platform is a valuable tool for intestinal research.
  • It provides insights into normal and pathological gut functions.
  • This approach can aid in the development of new therapeutic strategies.

Frequently Asked Questions

What are intestinal organoids?
Intestinal organoids are 3D structures derived from intestinal stem cells that mimic the architecture and function of the intestine.
How does organ-on-a-chip technology work?
Organ-on-a-chip technology involves creating microfluidic devices that simulate the physiological conditions of human organs.
What is the significance of studying intestinal barrier dysfunction?
Studying intestinal barrier dysfunction is crucial for understanding various gastrointestinal diseases and developing effective treatments.
How can this platform predict drug interactions?
The platform allows researchers to observe how drugs interact with intestinal cells in a controlled environment, providing insights into their pharmacokinetics.
What are the potential applications of this research?
This research can be applied in drug development, disease modeling, and understanding gut-related disorders.

Les organoïdes intestinaux dérivés de la biopsie et les technologies d’organes sur puce sont combinés dans une plate-forme microphysiologique pour récapituler la fonctionnalité intestinale spécifique à la région.

Ce protocole montre comment utiliser les organoïdes intestinaux dérivés de la biopsie et la technologie des organes sur puce pour générer une puce intestinale physiologiquement pertinente qui peut ensuite être utilisée pour prédire la pharmacocinétique et l’interaction médicamenteuse et pour étudier le dysfonctionnement de la barrière épithéliale intestinale. L’unification des organoïdes dans la technologie des organes sur puce nous permet de reproduire la complexité de l’épithélium intestinal. De plus, il permet un meilleur contrôle expérimental des signaux mécaniques, de la distribution des flux et des gradients biochimiques.

Cette méthode émule la physiologie complexe de l’intestin humain, ce qui permet de mieux comprendre les bases cellulaires et moléculaires des fonctions intestinales normales et pathologiques. Cela permet de mieux prédire la pharmacocinétique et la pharmacodynamie et les candidats médicaments potentiels pour prévenir les dommages inflammatoires. L’ensemencement est une étape critique du protocole.

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Bioingénierie numéro 183

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