分析宿主-微生物群相互作用的肠道肠道器官培养系统

肠道是一种高度复杂的器官，包含多种细胞类型（上皮细胞、免疫系统细胞、神经元等），组织在特定结构中，允许细胞相互作用和交流，并具有发光量（微生物群、食物等）^1.目前，可用于分析宿主-微生物群相互作用的研究工具箱包括体外细胞培养和体内动物模型^2。在体内动物模型提供了一个生理组织结构^3，但实验控制不力，操纵实验条件的能力有限。另一方面，体外培养系统使用原细胞或细胞系，这些细胞线可以补充微生物^4，对实验参数提供严格控制，但缺乏细胞复杂性和组织结构。现代体外测定允许高级使用健康和病理的人体组织样本，如从小鼠或人类来源^5，6，和模拟粘膜微环境⁷的上皮器官。另一个例子是”芯片上的古特”检测，其中包括人类结肠上皮细胞系（Caco2）、细胞外基质和微流体通道，以模拟肠道不变体⁸的生理状况。然而，尽管体外样本可能先进和创新，它们不能维持正常的组织结构或天真的细胞组成。

为了解决这个问题，Yissachar等人最近开发了一种前体内器官培养系统^9（图1），它能保持完整的肠道片段，同时受益于体内和体外模型的优势。这个前体内肠道器官培养系统基于一个定制的文化装置，支持六个结肠组织的多路复用培养物，允许在可比条件下检查实验输入，同时控制系统的输入和输出。最近的研究表明，该系统对于分析肠道对个体肠道细菌的反应^{很有价值，9}个，全人类微生物群样本¹⁰个，微生物代谢物¹¹个。该系统首次允许研究这些早期宿主-微生物群相互作用，对宿主、微生物和环境成分进行高度控制。此外，它允许在整个实验中实时监控和操纵系统。

图1：肠道培养装置的原理图。 整个肠道组织片段连接到腔室的输出和输入端口（顶部），泵调节流明内和外部中室的中流。整个设备（底部）包含 6 个此类室。这个数字已经从2017年Yissachar等人修改。 请单击此处查看此图的较大版本。