'염증성 장 질환(IBD) 손상 및 암 위험' 증가 원인 밝혀내 Human gut chip reveals three hidden drivers behind IBD damage and cancer risk

Human gut chip reveals three hidden drivers behind IBD damage and cancer risk

Human gut-on-chip model reveals fibroblasts, hormones and motion drive IBD severity and cancer risk in new study.

Inflammatory bowel disease (IBD) has long been difficult to treat because scientists still do not fully understand what drives the chronic inflammation, tissue damage, and scarring seen in patients. Now, researchers have built a human “organ-on-a-chip” model that recreates key features of IBD in the lab and reveals unexpected biological drivers of the disease, including the role of stromal fibroblasts, mechanical gut motion, and pregnancy-related hormones.

https://interestingengineering.com/health/ibd-organ-chip-fibroblasts-pregnancy-cancer

인간 장 칩이 염증성 장 질환(IBD)

손상 및 암 위험 증가의 숨겨진 세 가지 원인을 밝혀냈습니다.

섬유아세포 호르몬 등이 유발 요인

인간 장 칩 모델을 이용한 새로운 연구에서 섬유아세포, 호르몬, 그리고 움직임이 염증성 장 질환의 심각도와 암 위험을 좌우하는 요인임이 밝혀졌습니다

염증성 장 질환(IBD)은 만성 염증, 조직 손상 및 흉터 형성을 유발하는 원인을 과학자들이 아직 완전히 이해하지 못했기 때문에 오랫동안 치료가 어려웠습니다. 이제 연구진은 실험실에서 IBD의 주요 특징을 재현하는 인간 "장기 칩" 모델을 개발하여 기질 섬유아세포, 장 운동, 임신 관련 호르몬 등 예상치 못한 질병의 생물학적 원인을 밝혀냈습니다.

이번 연구는 염증성 장 질환(IBD) 연구의 주요 공백, 즉 질병의 복잡성을 정확하게 반영하는 인간 모델의 부족 문제를 해결하고자 합니다. 동물 모델은 종종 인간의 면역 반응과 조직 행동을 제대로 재현하지 못하여 수백만 명에게 영향을 미치는 크론병과 궤양성 대장염에 대한 중요한 질문들을 해결하지 못하고 있습니다.

이러한 문제를 극복하기 위해 연구진은 동일한 염증성 장 질환(IBD) 환자의 염증 부위와 건강한 부위에서 채취한 세포를 이용하여 기증자 맞춤형 대장 칩을 제작했습니다. 이 칩은 장 상피 세포와 기질 섬유아세포를 미세유체 시스템에 결합하여 혈류, 장액의 움직임, 심지어 연동 운동과 유사한 규칙적인 장 신장까지 모방합니다.

그 결과, 연구자들이 통제된 조건 하에서 염증, 장벽 손상 및 조직 재형성을 실시간으로 관찰할 수 있는 인간 장의 살아있는 모델이 만들어졌습니다.

숨겨진 조직 드라이버

이 모델은 장 기질의 섬유아세포가 단순히 구조적 지지 세포일 뿐만 아니라 질병을 유발하는 주요 요인임을 보여주었습니다. 염증성 장 질환(IBD) 유래 섬유아세포가 존재할 경우, 건강한 상피세포조차도 장벽 파괴 및 염증을 포함한 질병과 유사한 행동을 보이기 시작했습니다.

연구진은 "이번 연구는 병든 섬유아세포만으로도 건강한 상피세포가 염증성 장질환의 여러 특징을 나타내게 할 수 있음을 처음으로 입증했다"고 밝혔다.

조직의 기계적 늘어남은 염증과 섬유화를 더욱 악화시켰는데, 이는 장 운동 자체가 질병의 심각도에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.

또한 이 시스템은 건강한 칩에 비해 병든 칩에서 면역 세포가 상피 조직으로 더 공격적으로 이동하는 것을 보여주었으며, 이는 환자에게서 관찰되는 현상과 매우 유사합니다.

호르몬은 심각도의 양상을 변화시킵니다.

연구진은 다음으로 임신 호르몬이 염증성 장 질환(IBD) 진행에 영향을 미치는지 조사했습니다. 임신 초기와 유사한 호르몬 수치를 시스템에 주입했을 때, IBD 모델에서는 염증과 섬유화가 현저하게 증가했지만, 건강한 모델에서는 그렇지 않았습니다. 이는 일부 여성이 임신 중에 IBD 증상이 악화되는 이유에 대한 생물학적 설명을 제시합니다.

이 플랫폼은 초기 암 발달 모델링에도 도움이 되었습니다. 발암 물질에 노출되었을 때, IBD 칩은 건강한 칩에 비해 돌연변이율, 염색체 변화, 암 관련 경로 활성화가 더 높게 나타났는데, 이는 만성 염증이 측정 가능한 세포 변화를 통해 암 발생 가능성을 높일 수 있음을 시사합니다.