Microbiomul intestinal este un topic in trend, cu toate că acest subiect a fost dezbătut și aprofundat prin numeroase cercetări și studii în ultimii zeci de ani.  

Numărul și diversitatea bacteriilor din tractul digestiv, cunoscută sub denumirea de microbiom intestinal, nu mai este demult o poveste doar despre digestie. „Sănătatea” intestinală este corelată acum cu sănătatea sistemului cardiac, a creierului, a sistemului imunitar și cu o multitudine de alte procese fiziologice ale organismului.

Problema noastră actuală este că ceea ce se întâmplă la nivel intestinal, ce bacterii îl populează și la ce niveluri, respectiv cum interpretăm totul, rămân un mister.

Studierea intestinului este dificilă. Cercetarea pe animale poate să nu fie utilă, cel puțin nu atât de utilă pe cât ne-am dori, deoarece animalele secretă enzime digestive și posedă bacterii intestinale diferite comparativ cu cele umane, iar testele uzuale de laborator, cum ar fi culturile celulare/bacteriene pe o placă Petri, nu surprind complexitatea și dinamica intestinului în condițiile sale specifice de funcționare (umiditate, motilitate, anaerobioză, etc.).

O tehnologie în curs de dezvoltare, numită „intestinul pe un cip”, promite să schimbe toate acestea, deschizând ușa unor experimente netestate încă, dar care promit avansarea cercetării medicale în acest sens, potrivit unei noi lucrări științifice.1

 

Intestinul tău pe un cip

Conceptul de „organ-pe-un-cip” se numără printre cele mai recente progrese ale tehnologiei care vizează introducerea a diferite celule într-un dispozitiv special conceput să imite fidel activitatea organelor umane. Oamenii de știință au dezvoltat modele pentru a simula organe precum plămânul, rinichiul și vaginul.

Pentru a “construi” un intestin pe un cip, oamenii de știință cultivă celule și bacterii din țesutul intestinal. „Aceste celule nu cresc cu ușurință”, declară autorul studiului, Amin Valiei, un savant de la Universitatea din California, Berkeley. „Au nevoie de un mediu specific”. Pentru a crea acel mediu, cercetătorii au introdus celulele de interes în canale minuscule concepute pentru a permite fluxul de fluide și pentru a imita condițiile regăsite în intestin. Aceasta înseamnă că celulele pot interacționa între ele exact în același mod în care ar avea loc în interiorul corpului uman.

„Aceste modele sunt din ce în ce mai avansate”, spune Valiei. „Comparativ cu acum câțiva ani, în prezent avem modele care pot găzdui câteva tipuri de celule”.

 

De ce contează acest lucru: Medicamente, boli și disbioză

Cercetătorii pot iniția și desfășura experimente pe modele care ar fi dificil sau imposibil de realizat pe oameni. „Aceste dispozitive ar putea fi deosebit de utile în stadiul de ipoteză pentru a testa noi medicamente și terapii”, spune Valiei. Alături de echipa sa, Valiei studiază modul în care diferitele specii bacteriene interacționează în aceste modele de cipuri intestinale. Ca particularitate, studiază modul în care anumite bacterii patogene se multiplică în intestin și crează disbioză, status corelat cu o serie de afecțiuni precum boala inflamatorie intestinală (IBD), sindromul colonului iritabil (IBS), diabetul zaharat, obezitatea, cancerul și afecțiunile cardiace.

„Putem identifica literalmente mii de specii bacteriene în intestin și știm, în linii mari, care bacterii sunt considerate benefice și care patogene”, declară un alt cercetător.2 „Avem modalități de a manipula microbiomul, prin diferite antibiotice, probiotice și transplanturi de microbiotă fecală, dar trebuie să știm: ce ar trebui să manipulăm?”

 

Există destul spațiu pentru îmbunătățiri

O parte a acestui sistem complex intestinal care nu este încă reprodus în modelele de cipuri intestinale este sistemul nervos enteric, numit cel „de-al doilea creier” al nostru.2 Acesta reprezintă calea de comunicare între intestin și creier, iar disfuncția sa este corelată cu diferite tulburări intestinale, precum sindromul colonului iritabil (IBS).

Persoanele cu IBS pot acuza durere, diaree sau constipație, chiar dacă țesutul lor intestinal arată normal la analiza biopsică. Modelele experimentale tip “intestinul-pe-cip” ar putea fi mai puțin utile în dezvăluirea perspectivelor despre aceste tulburări, deși ar putea ajuta totuși să răspundă anumitor întrebări fundamentale.

Conexiunea intestin-creier este încă în curs de clarificare, astfel încât, pe măsură ce știința evoluează, cercetătorii ar putea fi capabili să adauge noi perspective la viitoarele modele experimentale.

Modelele „intestinul-pe-cip” ar putea fi utile și dincolo de boală.1 Orice medicament pe care îl înghițim trece prin tractul gastro-intestinal. Dacă cercetătorii pot folosi aceste modele experimentale pentru a descoperi exact modul în care se digeră și se absorb medicamentele, ar putea fi capabili să și perfecționeze modul în care se prescriu și se utilizează.

Deocamdată, se fac eforturi pentru ca această tehnologie să fie utilizată pe scară largă. Datorită necesității de a face mai multe cercetări, de a perfecționa tehnologia și de a aduna suficiente date pentru a satisface rigurozitățile autorităților de reglementare, ar mai putea trece câțiva ani până când această medicină „de precizie” va fi suficient de precisă pentru a-și personaliza realmente utilitatea pentru pacienți. Dar, potrivit lui Valiei, aceasta este într-adevăr o imagine exactă a ceea ce urmează.

 

 

 

Resurse bibliografice:

  1. APL Bioengineering 7, 011502 (2023); https://doi.org/10.1063/5.0126541, Amin Valiei, PhD, post-doctoral scholar, University of California, Berkeley
  2. Christopher Chang, MD, PhD, gastroenterologist, Raymond G Murphy VA Medical Center, University of New Mexico.
  3. Gut on a Chip: Another Step Forward in Microbiome Research – Medscape – Mar 10, 2023