肠道是人体中最为复杂的器官之一，其内部充满了多种多样的微生物群落，能与肠道细胞之间相互作用并合作从而消化食物和药物，微生物组的干扰与广泛的人类疾病发生存在强相关性，比如炎性肠病、肥胖、哮喘症，甚至心理和行为障碍等。有效的肠道模型或能被用来理解其功能以及相关的人类疾病的发生机制。

近日，一篇发表在国际杂志APL Bioengineering上题为“Gut-on-chip models for dissecting the gut microbiology and physiology”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究开发了一种新型的肠道芯片设备，或能为实验室模型和人类生物学的研究搭建起一座桥梁。

器官芯片(organ-on-a-chip)设备是人类器官的微型化模型，其包含着微小的微型通道，其中细胞和组织培养物能与精确控制的营养物质进行精确互动，以这种方式调节细胞中的环境对于创建真实的组织模型至关重要。利用这种模型就能避免临床试验的耗时和昂贵的挑战，以及动物试验背后的伦理审查相关问题。

科学家开发出一种用于解析人类肠道微生物组和生理学特性的新型肠道芯片模型。

图片来源：APL Bioengineering (2023). DOI:10.1063/5.0126541

研究者Amin Valiei博士说道，目前医学研究领域面临众多的障碍，无论是在理解支持人类器官功能的基础科学方面，还是在研究和开发新型药物和疗法上都是如此。获得能在实验室中方面研究的人类器官的有效模型或能明显加速科学发现以及新型药物的开发。由于独特的环境，对微生物组的建模就变得尤为困难了，而通过创新性的设计，肠道芯片设备就能模拟许多特性，比如肠道的厌氧环境、流体流动和收缩/放松的脉冲等，在这种环境中生长的肠道细胞，意味着相比标准的实验室细胞培养物而言，其或许更接近于人类的生物学特征。

研究者Valiei表示，最近的肠道芯片模型已经证明了其能在数天甚至长达几周时间，来成功维持人类肠道细胞和微生物组的可行共培养体的生长。研究者强调了关键的肠道芯片设备以及其在模拟微生物和人类细胞生物学特征上的成功，同时他们还描述了当前使用该技术的疾病模型和药物研究；其拥有的独特能力或许会使得器官芯片适用于未来大量的研究调查。

目前研究人员正在调查肠道的生态失调（dysbiosis）机制，是一种具有重大健康后果的肠道微生物群的失衡表现，而研究人员旨在寻找创新性的方法来诊断、减缓并治疗这种疾病。

原始出处：

Amin Valiei,Javad Aminian-Dehkordi,Mohammad R. K. Mofrad. Gut-on-chip models for dissecting the gut microbiology and physiology, APL Bioengineering (2023). DOI:10.1063/5.0126541