Šta maleno trodimenzionalno crevo može da nam kaže o gastrointestinalnim poremećajima

Veza između našeg nervnog i probavnog sistema je relativno nova oblast naučnog izučavanja.

Međutim, ono što istraživači nazivaju „mozak-stomak“ vezom ima velike implikacije po naše sveukupno zdravlje.

„To je kompleksna mreža“, kaže Abigejl Kops, profesor hemijskog inženjeringa na Severoistočnom univerzitetu u Bostonu. „Znamo, na primer, da ljudi koji imaju autizam, Parkinsonovu ili Alchajmerovu bolest često imaju crevne poremećaje. Znamo da ljudi koji imaju Kronovu bolest, ulcerozni kolitis ili sindrom iritabilnih creva (IBS) često imaju i anksioznost ili depresiju. Do otprilike 2018. niko nije zapravo pokazao da ove veze postoje“.

Ona i njen suprug Rajan Kops, takođe profesor hemijskog inženjeringa, u svojoj laboratoriji prave malene, strukturalne modele koji će doprineti rasvetljavanju tih veza.

Oni su sa saradnicima prošlog meseca objavili rad koji predstavlja konstrukciju 3D modela koji simulira interakcije u tankom crevu čoveka. Njihov model se posebno usredsređuje na enteričke neurone, nervne ćelije koje obezbeđuju da se procesi u intestinalnom traktu odvijaju bez problema.

Taj model je deo sve većeg broja sofisticiranih modela inženjerski kreiranih organa sa ciljem proučavanja procesa u ljudskom telu. Najrazvijeniji kombinuju sintetičke elemente sa živim tkivom. Mikrouređaji zvani „organi na čipu“ su napravljeni radi imitiranja funkcije i strukture ljudskih organa kao što su srce i pluća.

Mogu se koristiti za izučavanje niza bioloških procesa, od dostavljanja lekova u određene delove tela do progresije bolesti. Modeli probavnog sistema su popularni zbog primena u farmaceutskom razvoju – oralno apsorbovani lekovi, nutrimenti i slične stvari.

Dodavanje neurona predstavlja korak napred u modeliranju „organa na čipu“. Enterički neuroni su bitni za održavanje homeostaze u tankom crevu i njihova poremećenost je uključena u gastrointestinalne i neurodegenerativne bolesti.

Struktura koristi sintetičke materijale koji se mogu pronaći u kućnom akvarijumu radi smeštanja živog ćelijskog tkiva – od glodara u ovom slučaju, ali model može primiti ljudske neurone, kaže Rajan Kops.

„Koristili smo ćelije koje dolaze direktno iz creva“, kaže Abigejl Kops. Izolujemo epitelne ćelije, koje štite telo od patogena – u interakciji sa mikrobiotom, hranom i svim drugim. Izučavamo te ćelije jer su mnogo važne za opažanje spoljašnjeg sveta i slanje informacija takoreći nazad u telo, a nervni sistem u crevu je odmah ispod. Znamo da nervni sistem može da kontroliše funkcionisanje utrobe i modeli su nepotpuni bez njega“.

Ovaj projekat je iniciran kad je laboratorija počela sa radom 2014. Kopsovi vide model kao početnu tačku u konstrukciji sve složenijih modela veze između mozga i creva, sa raznim primenama.

„Napravili smo sistem, sad možemo početi da ga upotrebljavamo“, kaže Abigejl Kops. „Imamo u vidu i Alchajmerovu i Parkinsonovu bolest, ali smo takođe zainteresovani za toksine u životnoj sredini i večne hemikalije. Možemo primeniti sistem za otkrivanje kako naša tela reaguju sa našom životnom sredinom“.

Rajan Kops smatra da – zato što je sistem mali i može biti replikovan sa individualnim ćelijama – takođe postoji potencijal za farmakoterapije. Testiranje novih lekova u pogledu toksičnosti i terapeutske efikasnosti je vrlo važno za prodaju i pacijente.

(Telegraf Nauka/MedicalXpress)