Ученые разработали лабораторную модель воспалительных заболеваний кишечника на микрочипе. В ее основе лежат клетки пациентов с болезнью Крона и язвенным колитом — двумя основными формами таких заболеваний. Устройство позволило воспроизвести ряд процессов, которые сложно изучать в обычных клеточных культурах и на животных моделях.
Новая система получила название Colon Chip («чип толстой кишки»). Она объединяет эпителиальные клетки кишечника, фибробласты соединительной ткани, иммунные клетки и механические воздействия, сходные с естественной работой кишечника. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering.
Авторы обратили внимание на фибробласты, которые обычно участвуют в поддержании структуры органов и восстановлении поврежденных тканей. В эксперименте клетки, взятые у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника, вызывали у здорового кишечного эпителия признаки, характерные для пораженной ткани. В частности, защитный барьер становился более проницаемым, а воспалительная реакция усиливалась.
Модель также помогла оценить влияние постоянных растяжений, возникающих при нормальной работе кишечника. При таком механическом воздействии воспалительные процессы и признаки фиброза в чипах с тканями пациентов становились выраженнее. Кроме того, гормоны, связанные с беременностью, усиливали воспаление и отложение коллагена в образцах, созданных из клеток женщин.
Отдельно исследователи изучили ранние этапы развития колоректального рака. Здоровые и пораженные модели подвергли воздействию канцерогена N-этил-N-нитрозомочевины. В чипах, созданных на основе тканей пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника, изменения, связанные с онкологическим процессом, оказались заметнее.
Фибробласты вновь показали важную роль в повышенной восприимчивости тканей к таким изменениям. У здорового кишечного эпителия ранние молекулярные маркеры, связанные с раком, появлялись после совместного выращивания с фибробластами пациентов. Авторы считают, что модель может помочь точнее исследовать механизмы развития воспалительных заболеваний кишечника и связанных с ними осложнений.