Η σχέση μεταξύ του νευρικού και του πεπτικού μας συστήματος είναι ένας σχετικά νέος τομέας επιστημονικής μελέτης. Αλλά αυτό που η ερευνήτρια του Northeastern University Abigail Koppes αποκαλεί τη σύνδεση «εγκεφαλικού εντέρου» έχει τεράστιες συνέπειες για τη γενική υγεία μας που μόλις αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε.
«Είναι ένα πολύπλοκο δίκτυο», λέει ο Koppes, αναπληρωτής καθηγητής χημικής μηχανικής. «Γνωρίζουμε, για παράδειγμα, ότι τα άτομα που έχουν αυτισμό, Πάρκινσον ή νόσο του Αλτσχάιμερ έχουν συχνά δυσλειτουργία του εντέρου. Γνωρίζουμε ότι τα άτομα που έχουν νόσο του Crohn, ελκώδη κολίτιδα ή σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου συχνά συνυπάρχει άγχος ή κατάθλιψη. περίπου το 2018, κανείς δεν είχε αποδείξει πραγματικά ότι υπήρχαν αυτές οι συνδέσεις».
Στο εργαστήριό τους, η Koppes και ο συνεργάτης καθηγητής χημικής μηχανικής Ryan Koppes (ο σύζυγός της) κατασκευάζουν μικροσκοπικά, δομικά μοντέλα που θα βοηθήσουν στην αποσαφήνιση αυτών των συνδέσεων.
Τον Σεπτέμβριο οι Κόππες, μαζί με τον Ph.D. Οι μαθητές Kyla Kaiser και Jessica Snyder (και οι δύο πλέον απόφοιτοι), δημοσίευσαν μια εργασία στο περιοδικό Advanced Functional Materials που περιγράφει την κατασκευή ενός τρισδιάστατου μοντέλου που προσομοιώνει τις αλληλεπιδράσεις στο ανθρώπινο λεπτό έντερο. Συγκεκριμένα, το μοντέλο τους στοχεύει σε μια πιο προσεκτική ματιά στους εντερικούς νευρώνες: νευρικά κύτταρα που κρατούν τα πράγματα να κινούνται ομαλά εντός του εντερικού σωλήνα.
Το μοντέλο Koppes, μια ντουζίνα από τα οποία χωρούν σε μια πλαστική πλατφόρμα στο μέγεθος μιας καρτ ποστάλ, είναι μέρος ενός αυξανόμενου σώματος εξελιγμένων μοντέλων οργάνων που έχουν σχεδιαστεί για να μελετούν διαδικασίες μέσα στο ανθρώπινο σώμα.
Τα πιο αιχμής συνδυάζουν συνθετικά στοιχεία με ζωντανό ιστό. Οι μικροσυσκευές – που ονομάζονται “organs-on-a-chip” – είναι κατασκευασμένες για να μιμούνται τη λειτουργία και τη δομή ανθρώπινων οργάνων όπως η καρδιά και οι πνεύμονες. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη μιας σειράς βιολογικών διεργασιών, από τη χορήγηση φαρμάκων σε ορισμένα μέρη του σώματος έως την εξέλιξη της νόσου.
“Τα μοντέλα εντέρου είναι δημοφιλείς στόχοι για ανάπτυξη λόγω των εφαρμογών για φαρμακευτική ανάπτυξη: φάρμακα που απορροφώνται από το στόμα, θρεπτικά συστατικά και τέτοια πράγματα”, λέει η Abby Koppes.
Με την προσθήκη νευρώνων, η έρευνα των Koppeses πηγαίνει τη μοντελοποίηση του εντέρου σε ένα τσιπ ένα βήμα παραπέρα. «Οι εντερικοί νευρώνες είναι κρίσιμοι για τη διατήρηση της ομοιόστασης των οργάνων μέσα στο λεπτό έντερο και η απορρύθμισή τους εμπλέκεται σε γαστρεντερικές διαταραχές και νευροεκφυλιστικές ασθένειες», αναφέρει η περίληψη της εφημερίδας.
«Η προσθήκη νευρώνων είναι κρίσιμη για την ανάπτυξη πιο περίπλοκων και βιομιμητικών συσκευών τσιπ οργάνων, ειδικά καθώς γίνονται το πρότυπο για τη μελέτη της αναπτυξιακής βιολογίας, της χορήγησης φαρμάκων και της εξέλιξης της νόσου».