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Montag, 06 Februar 2017 20:31

Boston: Dünndarmerkrankungsmodell auf dem Chip

Am Wyss-Institut der Harvard-Universität in Boston ist eine Machbarkeitsstudie einer Darminfektion auf dem Chip durchgeführt worden.

Das Wyss-Institut Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard-Universität hat ein Dünndarm-on-a-Chip-Modell mit Enteroviren versetzt. Humane Enteroviren sind RNA-Viren ohne Virushülle und Krankheitserreger des Magen-Darm-Trakts. Sie können verschiedene Erkrankungen wie u.a. eine Hirnhaut-, Herzmuskel oder auch Bauchspeicheldrüsenentzündung auslösen. Um eine Therapienmöglichkeit zu finden, ist die Kenntnis der Invasion, der Vermehrung und Freisetzung der Viren an anderen Stellen des Körpers jedoch von entscheidender Bedeutung. In Tierversuchen kann das nicht studiert werden, weil Tiere über andere Rezeptoren verfügen als der Mensch. In normalen Zellkulturen sind die Infektionsmechanismen schwer zu untersuchen, da die Viren in herkömmlichen Zellkulturen nicht wachsen. Daher wurde ein Dünndarm-Modelle auf dem Chip genutzt.

Das Forscherteam unter der Leitung von Prof. Donald Ingber ist bereits seit einigen Jahren in der Lage, den menschliche Darmzellen auf einer Chiptechnologie von der Größe eines Computer-Speicherchips wachsen zu lassen. Dafür kultivieren sie menschliche Darmepithelzellen in einem Mikrokanal auf einer porösen Membran. Die Membran trennt die Darmzellen von einem parallel verlaufenden Mikrokanal ab. Er simuliert ein kleines Blutgefäß (Kapillare). Die Technik ist in der Lage, eine Art Darmperistaltik zu generieren. Dadurch bilden sich alle Zelltypen des Dünndarms und eine natürliche Architektur mit Darmzotten aus. Seit 2015 können die Forscher auch kleine Blutgefäße in ihr Modell integrieren und die natürliche Darmflora mitwachsen lassen.

In diesem Versuch nun wurde über die Flüssigkeit im Kapillarkanal das Virus transportiert, das über die Poren der Membran in den Minidünndarm übertrat. Über eine spezielle Färbetechnik konnten die Forscher studieren, wie die gesunde Gewebearchitektur nach der Virusinfektion zusammenbrach. Mit dem Modell konnten sie beobachten wie sich das Virus in den Zellen vervielfältigt und über eine spezifische Route aus den Zellen austritt, um weiter unten die Zellen erneut zu infizieren. Sie konnten ferner Entzündungsbotenstoffe (Cytokine) im Darmlumen messen, von denen sie vermuten, dass sie am Verletzungsprozess der Darmzellen beteiligt sind.
 
Das Forscherteam hat ihre Untersuchungen im Journal PLoS ONE veröffentlicht:
Villenave R, Wales SQ, Hamkins-Indik T, Papafragkou E, Weaver JC, Ferrante TC, et al. (2017): Human Gut-On-A-Chip Supports Polarized Infection of Coxsackie B1 Virus In Vitro. PLoS ONE 12/2. e0169412.
doi:10.1371/journal. pone.0169412

Quelle:
https://wyss.harvard.edu/wyss-institutes-human-gut-on-a-chip-goes-viral/?utm_content=buffer59d15&utm_medium=social&utm_source=linkedin.com&utm_campaign=buffer