گروهی از پژوهشگران «مؤسسه سرطان‌شناسی اروپا»(IEO) و «دانشگاه پلی‌تکنیک میلان»(Polimi) یک مدل روده روی تراشه ساخته‌اند که مدل مینیاتوری روده انسان روی دستگاهی به اندازه تراشه است و می‌تواند ویژگی‌های اصلی التهاب روده را بازتولید کند و به پیش‌بینی واکنش بیماران مبتلا به ملانوما نسبت به ایمنی‌درمانی بپردازد.

به نقل از سمیکانداکتور دایجست، تعامل بین میکروبیوتا و ایمنی‌درمانی مدت‌هاست که شناخته شده است. این نتیجه هر دو اثر سیستمیک یعنی واکنش ایمنی ناشی از ایمنی‌درمانی در کل بدن و فرآیندهای موضعی به‌ویژه در روده است که بیشتر باکتری‌های مؤثر بر بدن ما در آن زندگی می‌کنند. مورد دوم را تنها می‌توان در مدل‌های حیوانی مطالعه کرد که با محدودیت‌هایی همراه است.

در واقع، هیچ دلیل بالینی وجود ندارد که بیمار تحت ایمنی‌درمانی مبتلا به ملانوما تحت کولونوسکوپی و بافت‌برداری روده قرار بگیرد. التهاب روده یکی از عوارض جانبی اصلی این روش درمانی است که اغلب پزشکان را به قطع درمان مجبور می‌کند. به همین دلیل، ایده پژوهشگران برای استفاده از فناوری اندام روی تراشه در روده بزرگ به وجود آمد که با جزئیات خلاقانه برای تمرکز بر ارتباط بین میکروبیوتای روده و ایمنی‌درمانی طراحی شده است.

«مارکو راسپونی»(Marco Rasponi) از پژوهشگران این پروژه گفت: فناوری «یوبیت»(uBeat) که به دانشگاه پلی‌تکنیک میلان تعلق دارد، اساس مدل جدید روده روی تراشه ماست. یوبیت در ابتدا برای بازتولید انقباض‌های عضله قلب ساخته شد و بعدها برای شبیه‌سازی شرایط بیومکانیکی مفصل زانو گسترش یافت. ما آن را برای بازسازی حرکات معمولی روده به کار برده‌ایم. حرکات مداوم ایجادشده توسط یوبیت کمک می‌کنند که جمعیت اصلی باکتری‌های روده از ارگانوئیدهای انسانی متمایز شود و یک محیط بسیار واقعی روی تراشه شکل بگیرد. توانایی هدایت چنین فرآیندهای بیولوژیکی پیچیده‌ای از طریق مهندسی، به تنهایی چشم‌اندازهای بسیار امیدوارکننده‌ای را ایجاد می‌کند؛ به‌ویژه در ایجاد مدل‌های آزمایشگاهی انسانی که قرار است جایگزین استفاده از حیوانات در زمینه‌های متعدد شوند.

«ماتیا بالرینی»(Mattia Ballerini)، پژوهشگر ارشد این پروژه، گفت: ما دریافتیم میکروبیوتای بیماران مبتلا به ملانوما که به ایمنی‌درمانی پاسخ نمی‌دهند، ویژگی‌های پیش‌التهابی دارند. این ویژگی‌های پیش‌التهابی به یکپارچگی سد اپیتلیال روده آسیب می‌رساند و به تولید مولکول‌هایی منجر می‌شوند که می‌توانند سیستم ایمنی را تنظیم کنند.

«لوئیجی نزی»(Luigi Nezi) از پژوهشگران این پروژه، گفت: ایده مطالعه تأثیر میکروبیوتای روده بر پاسخ به ایمنی‌درمانی در بیماران مبتلا به ملانوما از مطالعات من در آمریکا نشأت می‌گیرد. در حال حاضر، مشارکت با دانشگاه پلی‌تکنیک میلان به ما کمک کرده است تا این دستگاه جدید را برای بررسی دقیق مکانیسم‌های مولکولی ایجاد کنیم که میکروبیوتا از طریق آن با سلول‌های اپیتلیوم روده در تعامل است. این ویژگی‌ها را می‌توان در محیط بالینی به ‌عنوان نشانگر برای پیش‌بینی پاسخ به ایمنی‌درمانی و طبقه‌بندی بیماران مورد استفاده قرار داد؛ به طوری که درمان فقط برای کسانی انجام شود که احتمال دارد از آن سود ببرند. این کار علاوه بر صرفه‌جویی قابل توجه برای سیستم بهداشت ملی، مزایای مهمی را نیز برای کیفیت زندگی برای بیماران به همراه خواهد داشت.

وی افزود: استفاده از فناوری روده روی تراشه ما ممکن است بیماران مقاوم به درمان را از خطر عوارض جانبی غیر ضروری در امان نگه دارد و به متخصصان سرطان فرصت بدهد تا درمانی را تجویز کنند که بیماران مستعد پاسخ بهتر به آن هستند. برای این کار، ما به سادگی یک نمونه مدفوع می‌گیریم و اثرات آن را روی فناوری روده روی تراشه خود آزمایش می‌کنیم. در نهایت، باید گفت که ما از این سیستم برای مطالعه مکانیسم‌های مولکولی دخیل در پاسخ به ایمنی‌درمانی در سایر سرطان‌ها نیز استفاده خواهیم کرد. هدف ما ایجاد فرصت‌های توسعه جدید برای درمان‌های نوآورانه مبتنی بر تعدیل میکروبیوتای روده است تا دسترسی تعداد قابل توجهی از بیماران را به درمان‌های مؤثر فراهم کنیم.

این پژوهش در مجله «Nature Biomedical Engineering» به چاپ رسید.