تراشه‌ای که ارتباط میان روده و مغز را در آزمایشگاه شبیه‌سازی می‌کند

تحقیقات در مورد آنچه که به عنوان محور روده و مغز شناخته می شود، نشان می دهد که چگونه مغز و روده بر سلامتی یکدیگر تأثیر می گذارند.پژوهشگران تلاش دارند تا با استفاده از یک سیستم مدل آزمایشگاه روی تراشه اطلاعات بیشتری در این باره به دست آورند.

برای دهه ها دانشمندان به این حقیقت پی برده‌اند که مغز و روده رابطه نزدیکی با هم دارند. مطالعات علمی نشان داده است که سیگنالینگ مغز روده عملکردهای اساسی را کنترل می کند، برای مثال معده پر به مغز علامت می‌دهد تا غذا خوردن را متوقف کند و این رابطه در ایجاد شرایط پیچیده از جمله افسردگی و بیماری خود ایمنی نقش موثری دارد.

به تازگی محققان دانشگاه مریلند در کالج پارک یک سیستم آزمایشگاهی روده و مغز را در محیط آزمایشگاهی مهندسی کرده اند؛ این فناوری به عنوان آزمایشگاه روی تراشه نامیده می شود.

این تراشه ای ماحصل همکاری بین رشته‌ای است که در آن محققان آزمایشگاه روی تراشه‌ای را طراحی کرد که می‌تواند انواع مختلفی از بافت را پشتیبانی کند. حسگرهای شیمیایی و الکتریکی در این آزمایشگاه قادراند سیگنالینگ ظریف را که بین بافت ها در زمان واقعی انجام می شود به طور قابل اعتماد رصد کنند.

تراشه نهایی در واقع یک "مینی روده" متشکل از سلول‌های اندوتلیال است که مدل پوشش روده را در خود دارد و از یک محفظه جداگانه برای "مینی مغز" برخوردار است. این آزمایشگاه روی تراشه یک سیستم عصبی مدل متشکل از طناب عصب شکمی نوعی خرچنگ دریایی را در خود دارد.

در این آزمایشگاه روی تراشه از عصب نوعی خرچنگ استفاده شده چرا که این نوع خرچنگ یک مدل مناسب برای مطالعه سیگنالینگ محور روده و مغز بوده است.

این تیم تحقیقاتی با طراحی و ساخت مدل روده ای-مغزی خود، آزمایش‌های اولیه را انجام دادند. یکی از مولکول های سیگنالینگ مرکزی شناخته شده برای نقش اصلی در سیگنالینگ مغز روده، انتقال دهنده عصبی سروتونین است. این تیم سروتونین را به قسمت بالای ماژول روده تزریق کردند. حسگرهای موجود در این سیستم نشان می دهند که انتقال دهنده عصبی با موفقیت از طریق سطح سلول اندوتلیال به پایه اندوتلیوم منتقل می شود که در آن سروتونین به طور طبیعی در روده آزاد می شود.

در عرض چند ثانیه، حسگرهای الکتریکی شلیک نورون ها را در عصب خرچنگ تشخیص دادند که نشان می دهد سروتونین به سرعت در ماژول عصبی پخش شده است.

این تیم اطمینان دارند که سیستم آنها برای اولین بار بدون نیاز به انجام روش‌های تهاجمی بر روی انسان‌ها و حیوانات، امکان کنترل زمان واقعی سیگنالینگ بین هر دو بافت محور روده - مغز را فراهم می کند.