Lidský střevní čip odhalil tři nečekané faktory, které zhoršují zánětlivá onemocnění střev a zvyšují riziko rakoviny

Vědci vytvořili průlomový model lidského střeva na čipu, který poprvé v laboratoři věrně napodobuje klíčové rysy zánětlivých onemocnění střev (IBD).

Vědci vytvořili průlomový model lidského střeva na čipu, který poprvé v laboratoři věrně napodobuje klíčové rysy zánětlivých onemocnění střev (IBD). Tento inovativní přístup odhalil tři dosud skryté biologické faktory, které přispívají k poškození tkání a zvyšují riziko rakoviny, a nabízí tak nový pohled na nemoci jako Crohnova choroba a ulcerózní kolitida, které postihují miliony lidí po celém světě.

Dlouhodobě bylo obtížné účinně léčit IBD, protože vědecká komunita plně nerozuměla chronickému zánětu, poškození tkání a jizvení, které u pacientů pozorujeme. Stávající zvířecí modely často nedokázaly přesně replikovat lidské imunitní reakce a chování tkání, což zanechávalo mnoho otázek nezodpovězených. Nový model, vyvinutý výzkumníky z Wyss Institute a publikovaný v časopise Nature Biomedical Engineering, překonává tuto mezeru. Využívá buňky odebrané od pacientů s IBD – jak ze zanícených, tak ze zdravých oblastí – a kombinuje je v mikrofluidním systému, který simuluje průtok krve, pohyb střevní tekutiny a dokonce i rytmické stahování střev, podobné peristaltice.

Výsledkem je živý model lidského střeva, který umožňuje vědcům pozorovat zánět, poškození bariéry a remodelaci tkání v reálném čase a za kontrolovaných podmínek. Studie přinesla několik klíčových zjištění. Zaprvé, ukázalo se, že stromální fibroblasty ve střevě nejsou pouze podpůrné buňky, ale aktivní hybatelé onemocnění. Když byly přítomny fibroblasty pocházející z IBD tkáně, dokonce i zdravé epitelové buňky začaly vykazovat známky nemoci, včetně narušení bariéry a zánětu. Zadruhé, mechanické natahování tkáně zánět a fibrózu dále zhoršovalo, což naznačuje, že samotný pohyb střev může ovlivňovat závažnost onemocnění. Zatřetí, systém odhalil, že imunitní buňky se agresivněji přesouvaly do epitelové tkáně v nemocných čipech, což přesně odpovídá situaci u pacientů.

Vědci také zkoumali vliv těhotenských hormonů na progresi IBD. Když byly do systému zavedeny hladiny hormonů odpovídající prvnímu trimestru, zánět a fibróza se v IBD čipech výrazně zvýšily, zatímco ve zdravých nikoli. To nabízí možné biologické vysvětlení, proč některé ženy zažívají zhoršení příznaků IBD během těhotenství. Platforma rovněž pomohla modelovat raný vývoj rakoviny. Při vystavení karcinogenu vykazovaly IBD čipy vyšší míru mutací, chromozomální změny a aktivaci cest souvisejících s rakovinou ve srovnání se zdravými čipy. To naznačuje, že chronický zánět může zvyšovat náchylnost k rakovině prostřednictvím měřitelných buněčných změn a že fibroblasty spojené s IBD zesilují časné rakovinné signály v epitelových buňkách.

Tato práce zdůrazňuje, jak se modely orgánů na čipu odvozené od pacientů mohou stát neocenitelným nástrojem pro studium komplexních onemocnění a testování terapií v kontrolovaném, lidsky relevantním systému. Otevírají cestu k lepšímu pochopení IBD, vývoji cílenějších léčebných postupů a potenciálně i k prevenci rakoviny tlustého střeva spojené s chronickým zánětem.