Un sistema de cultivo de órganos intestinales intestinales para analizar las interacciones huésped-microbiota

El intestino es un órgano altamente complejo que contiene una amplia gama de tipos de células (células epiteliales, células del sistema inmune, neuronas y más) organizadas en una estructura particular que permite a las células interactuar y comunicarse entre sí y con el contenido luminal (microbiota, alimentos, etc.) ¹. Actualmente, la caja de herramientas de investigación disponible para analizar las interacciones huésped-microbiota incluye cultivos celulares in vitro y modelos animales in vivo ². Los modelos animales in vivo proporcionan una construcción fisiológica del tejido³ pero con un control experimental deficiente y una capacidad limitada para manipular las condiciones del experimento. Los sistemas de cultivo in vitro, por otro lado, utilizan células primarias o líneas celulares que se pueden complementar con microbios^4,ofreciendo un control estricto sobre los parámetros del experimento, pero carecen de la complejidad celular y la arquitectura del tejido. Los ensayos in vitro modernos permiten el uso avanzado de muestras de tejido humano sanas y patológicas, como organoides epiteliales derivados de fuentes de ratón o^{humanas 5,6,}y muestras que imitan el microambiente de la mucosa⁷. Otro ejemplo es el ensayo ‘gut on a chip’, que incluye la línea celular epitelial colónica humana (Caco2), la matriz extracelular y los canales microfluídicos para imitar la condición fisiológica del invariante intestinal⁸. Sin embargo, por muy avanzadas e innovadoras que puedan ser las muestras in vitro, no mantienen una arquitectura tisular normal ni una composición celular ingenua.

Para abordar eso, Yissachar et al. desarrollaron recientemente un sistema de cultivo de órganos ex vivo ⁹ (Figura 1)que mantiene intactos los fragmentos intestinales ex vivo,beneficiándose de las ventajas de los modelos in vivo e in vitro. Este sistema de cultivo de órganos intestinales ex vivo se basa en un dispositivo de cultivo personalizado que admite un cultivo multiplexado de seis tejidos del colon, lo que permite examinar las entradas experimentales en condiciones comparables mientras se controlan las entradas y salidas del sistema. Trabajos recientes han demostrado que este sistema es valioso para analizar las respuestas intestinales a bacterias intestinales individuales^9,muestras enteras de microbiota humana¹⁰ y metabolitos microbianos^11. Este sistema permite, por primera vez, el estudio de estas interacciones tempranas huésped-microbiota con un alto nivel de control sobre los componentes huésped, microbianos y ambientales. Además, permite monitorizar y manipular el sistema a lo largo del experimento, en tiempo real.

Figura 1: Esquemas del dispositivo de cultivo intestinal. Un fragmento de tejido intestinal entero está unido a los puertos de salida y entrada de la cámara (arriba), con bombas que regulan el flujo medio dentro del lumen y en la cámara media externa. Todo el dispositivo (parte inferior) contiene 6 cámaras de este tipo. Esta cifra ha sido modificada a partir de Yissachar et al. 2017. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.