میکروبیوم انسان، مجموعه‌ای عظیم از میکروب‌هایی است که در داخل بدن و روی بدن ما زندگی می‌کنند و بر سلامت و بیماری انسان اثر می گذارند. فلور میکروبی روده که تراکم بالایی از میکروب‌ها را دارد، نه‌تنها مواد مغذی را تجزیه می‌کند، بلکه نقش کلیدی در پیشرفت بسیاری از بیماری‌ها ازجمله عفونت‌ها، بیماری التهابی روده، سرطان، بیماری‌های متابولیک، بیماری‌های خود ایمنی و اختلالات روان‌پزشکی دارند.
آنچه ما در مورد میکروبیوم انسانی می‌دانیم مبتنی بر مطالعات انجام شده بر شرایط بیماری و DNA باکتریایی موجود در نمونه مدفوع بیمار است که با استفاده از آنالیزهای ژنومیک یا متاژنومیک انجام می‌شوند. این امر به این دلیل است که مطالعه تعاملات مستقیم بین میکروبیوم و بافت روده در خارج از بدن انسان یک چالش بزرگ است. باکتری‌های همزیست تمایل به رشد و کشتن سلول‌های انسانی در هنگام کشت دارند. بسیاری از باکتری‌های همزیست در روده بی‌هوازی هستند و به اکسیژن کمی برای رشد نیاز دارند که می‌تواند به سلول‌های انسانی آسیب برساند.
یک تیم تحقیقاتی راه حل این مشکل را با استفاده از فناوری کشت “organ on a chip” ارائه کرده‌است. این تیم اکنون می‌تواند یک کمپلکس باثبات از میکروبیوم انسان را در ارتباط مستقیم با اپی‌تلیوم روده‌ای قرار دهد. در این تراشه، گرادیان اکسیژن به‌طوری است که سطوح بالایی از اکسیژن را برای اندوتلیوم و اپی‌تلیوم در شرایط هیپوکسی در لومن روده که در اثر باکتری‌های همزیست ایجاد شده‌است، فراهم می‌کند.
فناوری جدید که یک تراشه روده‌ای بی‌هوازی است، راهی برای مطالعه تعاملات انسان و میکروبیوم در سطح سلولی-مولکولی و در شرایط in vitro است. با امکان دسترسی مستقیم به میکروبیوم و بافت متمایز روده، این روش می‌تواند برای کشف میکروب‌های خاص و یا متابولیت‌های آن‌ها که در سلامت و بیماری نقش دارند، استفاده شود. از آنجاکه در این روش از سلول‌های ایزوله انسان استفاده می‌شود، می‌توان این فناوری را برای پزشکی شخصی نیز به‌کار برد.
سیستم‌های کشت که در گذشته مورد استفاده قرار می‌گرفتند نمی‌توانستند دو جزء را در تماس مستفیم با یکدیگر رشد دهند، همچنین آن‌ها قادربه شبیه‌سازی شرایط کم اکسیژن روده نبودند.
برای این تراشه از دو کانال کوچک موازی که توسط یک غشای متخلخل جدا شده‌اند استفاده کردند. محققان سلول‌های اپی‌تلیال روده را در بالای غشا در کانال بالایی و سلول‌های اندوتلیال عروق را در سمت مختلف غشا در کانال پایینی رشد دادند. محققان تراشه روده را در یک اتاقک بی‌هوازی که به‌صورت سفارشی طراحی شده بود قرار دادند. این شرایط به آن‌ها این امکان را می‌داد که غلظت اکسیژن را در کانال بالایی کاهش دهند و کانال پایینی را در شرایط نرمال اکسیژن قرار دهند.
با استفاده از این تراشه های روده‌ای، می‌توان اثرات مستقیم داروها بر میکروبیوم انسان قبل از تجویز آن‌ها را نیز مشخص نمود.
