El intestino es uno de los órganos más complejos del cuerpo. En su interior, está repleto de una población microbiana diversa que interactúa y coopera con las células intestinales para digerir alimentos y medicamentos. Las alteraciones en este microbioma tienen fuertes vínculos con un amplio espectro de enfermedades, como la enfermedad inflamatoria intestinal, la obesidad, el asma e incluso trastornos psicológicos y del comportamiento.

Por lo tanto, los modelos válidos del intestino son inmensamente útiles para comprender su función y las dolencias asociadas. En APL Bioengineering, de AIP Publishing, investigadores de la Universidad de California, Berkeley y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley describieron cómo los dispositivos gut-on-a-chip pueden unir los modelos de laboratorio y la biología humana.

Los dispositivos Organ-on-a-chip son modelos miniaturizados de órganos humanos. Contienen pequeños microcanales donde las células y los cultivos de tejidos interactúan con nutrientes controlados con precisión. Regular el entorno de la célula de tal manera es crucial para crear modelos realistas de tejido.

El uso de estos modelos evita los desafíos costosos y que consumen mucho tiempo de los ensayos clínicos y los problemas éticos detrás de las pruebas con animales.

« La investigación médica se enfrenta actualmente a grandes obstáculos, tanto en términos de comprensión de la ciencia básica que rige la función de los órganos humanos como de investigación y desarrollo de nuevos fármacos y terapias », dijo el autor Amin Valiei. « El acceso a modelos válidos de órganos humanos que se pueden estudiar convenientemente en el laboratorio puede acelerar significativamente los descubrimientos científicos y el desarrollo de nuevos medicamentos ».

Modelar el microbioma es particularmente difícil debido a sus condiciones ambientales únicas. Mediante un diseño creativo, los dispositivos gut-on-a-chip pueden simular muchas de estas propiedades, como la atmósfera anaeróbica del intestino, el flujo de fluidos y los pulsos de contracción/relajación. El cultivo de células intestinales en este entorno significa que se asemejan más a la biología humana en comparación con los cultivos celulares de laboratorio estándar.

« Los modelos recientes de intestino en un chip han demostrado tener éxito en el mantenimiento de un cocultivo viable de las células intestinales humanas y el microbioma durante unos días e incluso semanas », dijo Valiei. « Esto abre nuevas formas de analizar el microbioma en condiciones biológicamente relevantes ».

Los autores destacan los dispositivos clave de gut-on-a-chip y su éxito en la simulación de la biología celular microbiana y humana. También describen modelos de enfermedades actuales y estudios de fármacos que utilizan la tecnología.

« Sus capacidades únicas hacen que el órgano en un chip sea apto para muchas investigaciones en el futuro », dijo Valiei.

Actualmente, el equipo está investigando la disbiosis, un desequilibrio en la comunidad microbiana intestinal con importantes consecuencias para la salud. Su objetivo es encontrar formas innovadoras de diagnosticar, mitigar y tratar esta afección.