מורפוגנזה תלת ממדית במעי על שבב של כלבים באמצעות אורגנואידים במעי שמקורם במחלות מעי דלקתיות
February 9th, 2024
שילוב של אורגנואידים במעי הכלבי ומערכת מיקרופלואידית של מעיים על שבב מציע מודלים תרגומיים רלוונטיים למחלות מעיים אנושיות. הפרוטוקולים שהוצגו מאפשרים מורפוגנזה תלת-ממדית ומידול דינמי במבחנה של המעי, ומסייעים בפיתוח טיפולים יעילים למחלות מעיים בכלבים ובבני אדם עם One Health.
מטרת המחקר שלנו היא ליצור שיטה לגידול מבנים תלת-ממדיים באמצעות תאי מעיים מבעלי חיים הדומים לבני אדם, במיוחד כלבים. מורפוגנזה של תאי מעיים נחקרה בעיקר באמצעות מודלים של חיות מעבדה, שהם יקרים, גוזלים זמן רב ואינם מייצגים במדויק תהליכים התפתחותיים אנושיים. יתר על כן, מודלים קונבנציונליים סטטיים של תרביות תאים דו-ממדיות חסרים את היכולת לחקות את הארגון המרחבי המורכב של ארכיטקטורת abSerial תלת-ממדית.
השגת החיבור של תאים בודדים שמקורם באורגנואידים במעי על משטח PDMS מצופה ECM הציבה אתגר משמעותי. צעד מרכזי בהתמודדות עם אתגר זה הן בהבטחת ציפוי ECM אחיד באמצעות הפעלת פני השטח והן במתן אפשרות לייבוש בן לילה. השילוב של טכנולוגיית אורגנואיד כלבים שמקורו במטופל עם מורפוגנזה תלת-ממדית במבחנה מציע אפיק מבטיח לביצוע מחקר תרגומי למחלות כרוניות רב-גורמיות, בהתאם ליוזמת הבריאות האחת.
הפרוטוקול למחלות מעי דלקתיות בכלבים, שעלה על שבב, מציע מודל הניתן לשכפול לרפואה השוואתית, המאפשר מחקרים על מורפוגנזה של המעי, אינטראקציות בין מיקרוביום המאכסן, זיהומים, בדיקות סקר של תרופות ופרוביוטיקה, ויש לו ישימות בין מינים.
סקירה
מחקר זה מתמקד בשילוב של אורגנואידים של המעיים הכלביים עם מערכת מיקרו-נוזלית Gut-on-a-Chip, ומספק מודל רלוונטי למחלות מעיים אנושיות. הפרוטוקולים שפותחו מאפשרים מורפוגנזה תלת-ממדית ודוגמנות דינמית חוץ-גופית של המעיים, ותורמים לקידום הטיפולים במחלות מעיים הן בכלבים והן בבני אדם.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- מדעי המוח
- רפואה השוואתית
- מיקרו-נוזליקה
רקע
- מורפוגנזה תאית של המעיים חיונית להבנת בריאות המעיים.
- מודלים מסורתיים לרוב אינם מצליחים לייצג במדויק תהליכים אנושיים.
- מודלים כלביים מספקים קירוב טוב יותר למחלות מעיים אנושיות.
- יוזמת One Health מדגישה את הקשר בין בריאות האדם לבריאות בעלי החיים.
מטרת המחקר
- לפתח מודל ניתן לשכפול לחקר מורפוגנזה של המעיים.
- לחקור אינטראקציות בין המארח והמיקרוביום ומשמעותן לבריאות.
- לאפשר בדיקות של תרופות ופרוביוטיקה בהקשר השוואתי.
שיטות ששימשו
- הכנת המכשיר Gut-on-a-Chip עם ציפוי ECM.
- זריעת אורגנואידים של המעיים הכלביים לתוך המערכת המיקרו-נוזלית.
- יישום של זרימה רציפה ומאמץ מחזורי כדי לחקות תנאים פיזיולוגיים.
- צביעה אימונופלורוסצנטית להערכת המבנה התלת-ממדי ותפקוד המחסום.
תוצאות עיקריות
- הקמה מוצלחת של מורפוגנזה תלת-ממדית במערכת המיקרו-נוזלית.
- תצפית על מבנים דמויי זיפים ומחסומי מעיים תפקודיים.
- הוכחת פוטנציאל למחקרים השוואתיים במחלות מעיים.
- אימות המודל למחקר תרגומי עתידי.
מסקנות
- המודל Gut-on-a-Chip הוא כלי מבטיח לחקר בריאות המעיים.
- שילוב של אורגנואידים כלביים משפר את הרלוונטיות של הממצאים.
- גישה זו תואמת את נקודת המבט של One Health, ומועילה לבריאות האדם ולבריאות בעלי החיים כאחד.
