in vitroでの腸関数の再構築における進歩：2つの/三次元セル文化プラットフォームから、人間の腸のチップまで

標準の2つ/3次元（2D/3D）セル培養プラットフォームは、さまざまな細胞タイプとその微小環境間の通信の理解を促進しました。しかし、組織の形成、組織組織界面、組織や臓器の機械的/生化学的微小環境など、in vivoでの複雑な機能を再現することは依然として限られています。Intestine-on-a-chipプラットフォームは、マイクロ流体デバイスでin vitro腸モデルを構築することにより、腸の挙動と機能を模倣する新しい方法を提供します。このレビューは、最先端の2D/3D細胞培養プラットフォーム、動物モデル、腸チップ、および腸に関連する複合マルチオルガンチップの進歩と制限をまとめたものです。腸機能、薬物検査、および疾患モデリングの研究への応用が導入されています。異なる腸細胞の発現能力と、要約された腸の形態の観点から比較されます。これらの細胞の中で、細胞は分離された腸組織を形成し、多能性幹細胞に由来した腸内臓器のin vitro再構築により適しているように見えます。現在の腸のチッププラットフォームと将来の方向性の重要な課題についても説明します。

Standard two/three dimensional (2D/3D)-cell culture platforms have facilitated the understanding of the communications between various cell types and their microenvironments. However, they are still limited in recapitulating the complex functionalities in vivo, such as tissue formation, tissue-tissue interface, and mechanical/biochemical microenvironments of tissues and organs. Intestine-on-a-chip platforms offer a new way to mimic intestinal behaviors and functionalities by constructing in vitro intestinal models in microfluidic devices. This review summarizes the advances and limitations of the state-of-the-art 2D/3D-cell culture platforms, animal models, intestine chips, and the combined multi-organ chips related with intestines. Their applications to studying intestinal functions, drug testing, and disease modeling are introduced. Different intestinal cell sources are compared in terms of gene expression abilities and the recapitulated intestinal morphologies. Among these cells, cells isolated form human intestinal tissues and derived from pluripotent stem cells appear to be more suitable for in vitro reconstruction of intestinal organs. Key challenges of current intestine-on-a-chip platforms and future directions are also discussed.