Modelo microfluídico de enterocolitis necrotizante que incorpora enteroides, enteroides, intestinos neonatales humanos y un microbioma disbiótico

Lauren C. Frazer; Yukihiro Yamaguchi; Corey M. Jania; Wyatt E. Lanik; Qingqing Gong; Dhirendra K. Singh; Stephen Mackay; Natalia S. Akopyants; Misty Good

doi:10.3791/65605

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Artículo de método

Modelo microfluídico de enterocolitis necrotizante que incorpora enteroides, enteroides, intestinos neonatales humanos y un microbioma disbiótico

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DOI:

10.3791/65605

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28 de julio de 2023

Lauren C. Frazer¹ , Yukihiro Yamaguchi¹ , Corey M. Jania¹ , Wyatt E. Lanik² , Qingqing Gong³ , Dhirendra K. Singh¹ , Stephen Mackay¹ , Natalia S. Akopyants¹ , Misty Good¹

¹Division of Neonatal-Perinatal Medicine, Department of Pediatrics, University of North Carolina at Chapel Hill, ²University of Nebraska College of Medicine, ³Department of Surgery, Washington University School of Medicine

En este artículo

Resumen

Este protocolo describe un modelo in vitro de enterocolitis necrotizante (ECN), que puede utilizarse para estudios mecanicistas de patogénesis de la enfermedad. Cuenta con un chip microfluídico sembrado con enteroides intestinales derivados del intestino neonatal humano, células endoteliales y el microbioma intestinal de un neonato con ECN grave.

Resumen

La enterocolitis necrotizante (ECN) es una enfermedad intestinal grave y potencialmente mortal que ha sido difícil de estudiar debido a su compleja patogenia, que sigue sin comprenderse completamente. La fisiopatología de la ECN incluye la alteración de las uniones estrechas intestinales, el aumento de la permeabilidad de la barrera intestinal, la muerte de las células epiteliales, la disbiosis microbiana y la inflamación desregulada. Las herramientas tradicionales para estudiar la ECN incluyen modelos animales, líneas celulares y organoides intestinales humanos o de ratón. Si bien los estudios que utilizan esos sistemas modelo han mejorado la comprensión del campo de la fisiopatología de la enfermedad, su capacidad para recapitular la complejidad de la ECN humana es limitada. Ahora se ha desarrollado un modelo in vitro mejorado de NEC que utiliza tecnología microfluídica, denominado NEC-on-a-chip. El modelo NEC-on-a-chip consiste en un dispositivo microfluídico sembrado con enteroides intestinales derivados de un neonato prematuro, cocultivado con células endoteliales humanas y el microbioma de un lactante con ECN grave. Este modelo es una herramienta valiosa para los estudios mecanicistas sobre la fisiopatología de la ECN y un nuevo recurso para las pruebas de descubrimiento de fármacos para las enfermedades intestinales neonatales. En este manuscrito, se proporcionará una descripción detallada del modelo NEC en un chip.

Introducción

La enterocolitis necrotizante (ECN) afecta a los prematuros, con una incidencia de hasta el 10% en los nacidos con un peso < 1500 g¹. La fisiopatología de la ECN es compleja e incluye daño al epitelio intestinal, alteración de las uniones estrechas intestinales, aumento de la permeabilidad de la barrera intestinal, desregulación inmunitaria y muerte de células epiteliales ^2,3. Nuestra comprensión de los mecanismos implicados en la patogénesis de la ECN sigue siendo incompleta y, a pesar de décadas de investigación, todavía no existen terapias dirigidas eficaces.