آشکارسازی میکروبیوم با کمک روده مصنوعی
محققان انستیتو تکنولوژی ماساچوست به دنبال ایجاد یک روده مصنوعی کامل هستند که تمام ویژگی‌های یک روده طبیعی را دربرگیرد. میکروبیوم‌ها همواره بر سلامت و زندگی روزمره انسان تاًثیر می‌گذارند و ارتباط آشکار بین مغز و باکتری‌های روده نمونه‌ای از این اثرات است. محور روده-مغز در شرایطی مانند بیماری پارکینسون، افسردگی و سندرم روده تحریک‌پذیر تحت تأثیر قرار می‌گیرد. با این حال، بسیاری از مطالعات در حیطه محور روده-مغز به دلیل فقدان یک مدل آزمایشگاهی مناسب از روده متوقف می‌شوند.
پژوهشگر اصلی این پروژه، Todd Thorsen، با اشاره به پیچیدگی روده انسان که شامل یک جامعه 100 تریلیون میکروبی است و هر کدام نیازهای خاصی دارند، می‌گوید انواع خاصی از باکتری‌های موجود در روده در صورت وجود اکسیژن از بین می‌روند، در حالی که برخی دیگر برای زنده ماندن به آن احتیاج دارند. روده هم‌چنین حاوی هر دو نوع مخاط سخت و نرم است که به انواع مختلف باکتری اجازه رشد می‌دهد. برای نگهداری و آزمایش صحیح نمونه‌های میکروبیوم، باید همه این شرایط در یک پلت‌فرم واحد تقلید شود.
به گفته David Walsh، از گروه تکنولوژی‌های شیمیایی و بیولوژیکی، اگر بتوانیم کشت را حفظ کنیم، قادر خواهیم بود با اضافه کردن سموم و درمان‌ها شاهد تغییر محیط کشت باشیم. این تیم آزمایشگاهی یک پلت‌فرم چند ماده‌ای ساخته شده از لاستیک سیلیکونی نفوذپذیر و سایر پلاستیک‌ها مانند پلی استیرن تهیه کردند که همگی ارزان هستند و می‌توان به سرعت نمونه اولیه را با آن‌ها ساخت. دو مؤلفه این پلت‌فرم اکسیژن لازم و گرادیان‌های موکوزی را تقلید می‌کنند.
یکی از اجزاء شیب اکسیژن را کنترل می‌کند. هوا از طریق پلاستیک منتشر می‌شود در حالی که درگاه‌های تعبیه شده به محققان امکان تغییر غلظت‌های موضعی اکسیژن را در موقعیت‌های مختلف درون محفظه‌های کشت کوچک مجاور می‌دهد. جزء دیگر که مخاط را کنترل می‌کند، از پایین به داخل دستگاه چسبانده شده است. هر دو مؤلفه هندسه دقیقی دارند تا شرایط موجود در روده دقیقاً شبیه‌سازی شود. سیستم نهایی امکان مقابله با مشکلات دنیای واقعی از قبیل آشکارسازی محور روده-مغز، انعطاف‌پذیری بیشتر نسبت به پاتوژن‌ها و موارد دیگر را می‌دهد.
این تیم تحقیقاتی با همکاری دانشگاه آلاباما در بیرمنگام، دانشگاه نورث ایسترن و دانشگاه کالیفرنیا در سانفرانسیسکو قصد دارند تا اولین آزمایشات خود را از نمونه‌های میکروبیوم به منظور بررسی ارتباط با بیماری پارکینسون انجام دهند. آن‌ها از روده مصنوعی برای کشت نمونه‌های میکروبیوم گرفته شده از افراد مبتلا به بیماری پارکینسون و افراد سالم استفاده می‌کنند. هدف آن‌ها بررسی تغییر میکروبیوم به دنبال قرارگیری در معرض برخی از سموم است که منجر به آسیب عصبی مانند پارکینسون می‌شود.
این آزمایشگاه به پیشبرد جنبه‌های دیگر پروژه خود ادامه خواهد داد. برای مثال، ساخت یک روده توبولار اوریگامی مانند که در حین مونتاژ برای تقلید از روده بزرگ و بافت عروقی اطراف آن جمع می‌شود و توسعه نرم‌افزار مدل‌سازی برای پیش‌بینی چگونگی تغییر جوامع میکروبی با گذشت زمان، از جمله اهداف پیش روی محققان است.
