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科学家发明了第一个“芯片上的阴道”

2022-12-28 10:24阅读:
撰文:尼克莱塔.拉内塞 20221223

这是怀斯研究所开发的微流体“器官芯片”平台的一个示例,该平台随后被授权给一家名为EmulateInc.的公司(图片:哈佛大学怀斯学院)
科学家们开发出了世界上第一个“芯片上的阴道”,这是一种包含活的人类腔细胞的小型设备,可以复制阴道腔内的细胞环境。
该团队在1126日发表在《微生物群》杂志上的一项新研究报告称,通过将细菌添加到该装置中,研究人员可以研究不同的微生物如何影响阴道的健康。他们还可以测试不同的药物和益生菌,如何改变阴道微生物群的组成,阴道微生物群是生活在阴道内的微生物群落。
“阴道微生物群在调节阴道健康和疾病方面发挥着重要作用,并对产前健康产生重大影响,”第一作者高塔姆·马哈扬在一份声明中表示,他是哈佛大学怀斯生物工程研究所的前研究员。“我们的人类阴道芯片为研究宿主--微生物相互作用,和加速潜在益生菌治疗的发展提供了一个有吸引力的解决方案,”马哈扬说,他现在就职于波士顿的有机芯片公司EmulateInc
阴道芯片装置只有
1英寸(2.54厘米)长,含有两名女性捐献的细胞。据《纽约时报》报道,这些细胞是从阴道衬里和衬里下面的结缔组织中收集的,这两种细胞位于可渗透膜的两侧,该膜复制了阴道壁的3D结构。
科学家们让这些细胞在装置中繁殖五天,然后再添加性激素雌二醇(一种雌激素)。这种激素改变了组织中被“打开”的基因,并引发了粘液的产生,就像体内发生的那样。
随着装置的完成,该团队对阴道中常见的细菌进行了几次测试,即几种乳酸杆菌菌株;根据怀斯研究所的声明,研究表明这些微生物占健康阴道微生物群的70%以上。
研究人员发现,乳酸杆菌成功地在阴道芯片中产生了乳酸,从而降低了内部组织的pH值。健康的阴道的pH值通常为4.5或更低,这意味着它是酸性的,这种酸性有助于防止可能导致疾病的有害细菌的生长。此外,添加乳酸杆菌可以减少组织中循环的炎症分子的数量。
在对“好”细菌进行了实验后,该团队对“坏”细菌也进行了同样的实验,即与细菌性阴道病(BV)相关的细菌,这是一种由特定细菌过度生长引起的常见阴道感染。这些细菌包括阴道加德纳菌(Gardnerella vaginalis)、阴道普雷沃氏菌(Prevotella bivia)和阴道阿托波菌(Atopobium vaginae)。当这三种细菌被引入阴道芯片时,它们都会导致装置的pH值升高,同时炎性分子的数量和受损的阴道细胞也会随之增加。
根据疾病控制与预防中心(CDC)的说法,BV会增加性传播疾病的风险,如衣原体和淋病,这两种疾病都会引发有害的炎症,从而对未来的生育能力产生负面影响。如果在怀孕期间发育,BV还会增加婴儿早产或低出生体重的风险。没有参与这项研究的伦敦大学圣乔治分校性健康医生阿尤塔. 诺里告诉《科学美国人》,新的芯片上的阴道,可以帮助科学家开发出新的更好的BV治疗方法。
诺里说:“这是一个利用现代技术将女性健康带入现代的机会。”该芯片比在实验室动物(如小鼠)中测试疗法具有优势,小鼠的阴道微生物群与人类有很大不同;此外,专家告诉《泰晤士报》,药物开发人员在历史上很难招募人类患者进行BV治疗试验,部分原因是患者对安全性的担忧。
也就是说,在芯片建立组织的技术确实有其局限性,因此它无法完美捕捉影响人类阴道微生物群的所有因素,但是阴道芯片是进一步研究的第一步。

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