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人结肠芯片能够持续在体外分析结肠黏液层积累和生理( Human colon-on-a-chip enables continuous in vitro analysis of colon mucus layer accumulation and physiology )
A Sontheimer-Phelps DB Chou A Tovaglieri TC Ferrante DE Ingber
背景与目的人类结肠黏液层对共生细菌和病原体具有保护作用，其独特的双层结构缺陷导致肠道疾病，如溃疡性结肠炎。然而，我们对结肠生理学的理解受限于缺乏复制人类结肠黏液层结构和功能的体外模型。在这里，我们研究了是否可以结合芯片上的器官和有机类技术来开发一个与人类相关的结肠粘液生理学体外模型。方法采用人结肠芯片（Colon Chip）微流控装置，以患者原代结肠上皮细胞为内衬，再现粘液双层形成，并无创地观察粘液在活体培养物中的积聚。结果结肠芯片支持自发性杯状细胞分化和粘液双层的积聚，粘液双层层密不透风，厚度与人结肠相似，同时保持增殖的上皮细胞亚群。芯片上粘液层形成的实时成像显示，在炎症期间升高的前列腺素E2刺激结肠上皮，通过NKCC1离子通道依赖性的水合状态增加导致粘液体积迅速膨胀，但不增加从头粘液分泌。结论本研究首次证实了结肠黏液在体外产生具有生理相关的双层结构，可以实时无创地进行分析。结肠芯片可以提供一个新的临床前工具来分析粘液在人类肠道稳态以及疾病，如溃疡性结肠炎和癌症中的作用。
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