Wetenschap
Integratie van meerdere elektroden in darm-op-chip-systemen verbetert de monitoring van de darmbarrière
Om de gebieden van geneesmiddelenontwikkeling en medisch onderzoek te verbeteren, heeft er een strategische verschuiving plaatsgevonden van traditionele dierproeven naar de adoptie van nieuwe in vitro-modellen. Deze modellen repliceren nauwgezet de menselijke fysiologie en stimuleren de ontwikkeling van microfysiologische systemen of Organs-on-Chips.
Deze evolutie presenteert een meer ethisch en verfijnd raamwerk voor het onderzoeken van menselijke organen en ziekten, waarbij orgaanfuncties nauwkeurig worden gesimuleerd en gedetailleerde studies naar de gezondheid van weefsels en organen mogelijk worden gemaakt zonder de morele dilemma's die gepaard gaan met dierproeven. Concreet komt het darm-op-een-chip-model naar voren als een geavanceerd hulpmiddel voor het onderzoeken van de reactie van de darmbarrière op een groot aantal factoren, waarbij gebruik wordt gemaakt van geavanceerde technieken zoals transepitheliale elektrische weerstand (TEER) voor de realtime beoordeling van de integriteit van de barrière.
Gepubliceerd op 24 januari 2024 in Microsystemen en nano-engineering toont een onderzoek een methode aan om de monitoring van de darmbarrière te verbeteren binnen het Human Mbiotic Crosstalk (HuMiX) gut-on-a-chip-model.
Deze methode maakt real-time, ruimtelijk opgeloste metingen van TEER mogelijk en biedt directe inzichten in de integriteit van de darmbarrière. Door de beperkingen van eerdere ontwerpen te overwinnen, introduceerde het onderzoeksteam een nieuw fabricageproces waarbij dunne-film metaalelektroden op flexibele substraten worden aangebracht, die vervolgens naadloos in het HuMiX-platform worden geïntegreerd via een transfer-tape-methode.
Deze innovatieve opstelling maakt uitgebreide monitoring van de vorming, verstoring en herstel van barrières mogelijk, waarbij de verschillende secties van het celkweekgebied gedetailleerd worden beschreven. De strategische plaatsing van elektroden navigeert door het ingewikkelde ontwerp van het platform en zorgt voor nauwkeurige en betrouwbare gegevensverzameling. De toepassing van impedantiespectroscopie verbetert deze gegevens, waardoor metingen over verschillende frequenties mogelijk zijn.
Om de werkzaamheid van het systeem aan te tonen, voerden de onderzoekers real-time monitoring uit van de barrièrevorming van een kankerachtige epitheelcellijn, wat het potentieel van het model onderstreepte om licht te werpen op de darmgezondheid en ziektetrajecten.
Onderzoekers van de Universiteit van Luxemburg en de Universiteit van Uppsala werkten samen aan deze studie en onderstrepen het belang van deze vooruitgang:“Deze technologie verbetert aanzienlijk ons vermogen om de darmbarrièrefunctie in realtime te monitoren, en biedt inzicht in de complexe interacties tussen darmepitheel cellen en het microbioom Dit markeert een aanzienlijke sprong in de richting van de realisatie van gepersonaliseerde geneeskunde en het formuleren van gerichte interventies voor darmgerelateerde aandoeningen."
Deze nieuwe methode voor het monitoren van de vorming en integriteit van de darmbarrière luidt een nieuw tijdperk in in het onderzoek naar de darmgezondheid. Het heeft een diepgaande invloed op ons begrip van de reactie van de darmbarrière op verschillende stimuli, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor de innovatie van therapeutische benaderingen voor darmgerelateerde ziekten. Bovendien zijn de implicaties ervan voor gepersonaliseerde geneeskunde diepgaand, waardoor nauwkeurige voorspellingen van individuele reacties op dieetaanpassingen of medische behandelingen mogelijk worden.