O intestino é um dos órgãos mais complexos do corpo. No seu interior, existe uma população microbiana diversa que interage e coopera com as células intestinais para digerir alimentos e medicamentos. As interrupções nesse microbioma têm fortes ligações com um amplo espectro de doenças, como doença inflamatória intestinal, obesidade, asma e até distúrbios psicológicos e comportamentais.
Modelos válidos do intestino são, portanto, imensamente úteis para entender sua função e doenças associadas. Em APL Bioengineering, da AIP Publishing, pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley e Lawrence Berkeley National Lab descreveram como os dispositivos gut-on-a-chip podem unir modelos de laboratório e biologia humana.
Dispositivos organ-on-a-chip são modelos miniaturizados de órgãos humanos. Eles contêm minúsculos microcanais onde células e culturas de tecidos interagem com nutrientes precisamente controlados. Regular o ambiente da célula dessa maneira é crucial para a criação de modelos realistas de tecido.
O uso desses modelos evita os desafios demorados e caros dos ensaios clínicos e as questões éticas por trás dos testes em animais.
“A pesquisa médica enfrenta atualmente grandes obstáculos, tanto em termos de compreensão da ciência básica que rege a função dos órgãos humanos quanto na pesquisa e desenvolvimento de novos medicamentos e terapias”, disse o autor Amin Valiei. “O acesso a modelos válidos de órgãos humanos que podem ser estudados convenientemente em laboratório pode acelerar significativamente as descobertas científicas e o desenvolvimento de novos medicamentos”.
Modelar o microbioma é particularmente difícil devido às suas condições ambientais únicas. Por meio de um design criativo, os dispositivos gut-on-a-chip podem simular muitas dessas propriedades, como a atmosfera anaeróbica do intestino, fluxo de fluido e pulsos de contração/relaxamento. O cultivo de células intestinais neste ambiente significa que elas se assemelham mais à biologia humana em comparação com as culturas celulares padrão de laboratório.
“Modelos recentes de intestino em um chip demonstraram sucesso na manutenção de uma cocultura viável das células intestinais humanas e do microbioma por alguns dias e até semanas”, disse Valiei. “Isso abre novas maneiras de analisar o microbioma sob condições biologicamente relevantes”.
Os autores destacam os principais dispositivos gut-on-a-chip e seu sucesso na simulação da biologia celular microbiana e humana. Eles também descrevem modelos de doenças atuais e estudos de drogas usando a tecnologia.
“Suas capacidades únicas tornam o órgão em um chip adequado para muitas investigações de pesquisa no futuro”, disse Valiei.
A equipe está atualmente investigando a disbiose, um desequilíbrio na comunidade microbiana intestinal com grandes consequências para a saúde. Eles visam encontrar maneiras inovadoras de diagnosticar, mitigar e tratar essa condição.