“芯片肠道”：预测免疫治疗反应的新模型

时间：2025年2月18日

来源：Nature Biomedical Engineering

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来自欧洲肿瘤研究所和米兰理工大学的一组研究人员，由欧洲肿瘤研究所实验肿瘤学系主任Luigi Nezi和米兰理工大学电子、信息和生物工程系正教授Marco Rasponi协调，开发了一种“芯片肠道”（一种芯片大小的人体肠道微型模型），能够再现肠道炎症的主要特征，并预测黑色素瘤患者对免疫治疗的反应。

来自欧洲肿瘤研究所和米兰理工大学的一组研究人员开发了一种“芯片肠道”——一种微型的人体肠道模型，能够模拟肠道炎症的主要特征，并预测黑色素瘤患者对免疫治疗的反应。该研究结果刚刚发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上。

微生物群与免疫疗法之间的相互作用早已为人所知。这种相互作用是全身免疫反应和局部过程的共同结果，尤其是在肠道中，大多数细菌都居住在我们体内。然而，这种局部过程只能在动物模型中研究，存在诸多局限性。事实上，没有临床理由对接受黑色素瘤免疫治疗的患者进行结肠镜检查和结肠活检。然而，肠道炎症是这种治疗的主要副作用之一，常常迫使治疗中断。

因此，研究人员将“器官芯片”技术应用于结肠，专门设计用于研究肠道微生物群与免疫疗法之间的联系。

“我们利用米兰理工大学的uBeat专利技术开发了新的芯片肠道模型。uBeat最初是为了模拟心肌收缩而开发的，后来扩展到模拟膝关节的生物力学条件。而我们用它来重现典型的肠蠕动。uBeat产生的连续运动能够将主要肠道菌群与人类类器官区分开来，从而在芯片上重现高度逼真的环境。仅通过工程手段就能驱动如此复杂的生物过程，为创建人性化体外模型以取代动物实验开辟了非常有希望的前景。”米兰理工大学电子、信息和生物工程系正教授Marco Rasponi说。

“我们发现，对免疫疗法无反应的黑色素瘤患者的微生物群具有明显的促炎特征，这会破坏肠道上皮屏障的完整性，并促进调节免疫系统的分子的产生。”该研究的主要作者Mattia Ballerini说。

“研究肠道微生物群对黑色素瘤患者免疫治疗反应的影响的想法源于我在美国的研究。现在，与米兰理工大学的合作使我们能够开发出这种新设备，以便详细研究微生物群与肠上皮细胞相互作用的分子机制。这些特征可以在临床环境中用作预测免疫治疗反应的标记，并对患者进行分层，以便只对最有可能从中受益的患者进行治疗。这将为患者的生活质量带来重要改善，并为国家卫生系统节省大量资金。此外，使用我们的芯片肠道可能会使治疗抵抗的患者免于不必要的副作用风险，使他们的肿瘤学家有机会实施更有效的治疗。为此，我们只需取一份粪便样本，测试其对芯片肠道的影响。最后，我们正在使用这个系统来研究其他癌症对免疫治疗反应的分子机制，在这些癌症中，患者的受益仍然有限。因此，我们的目标是为基于肠道微生物群调节的创新疗法创造新的发展机会，为越来越多的患者提供有效的治疗方法。”欧洲肿瘤研究所实验肿瘤学系主任Luigi Nezi说。