成人のヒト腸の宿主微生物代謝産物の相互作用ガットオンA-チップモデルは、腸内微生物叢のイヌリン治療に有益な効果を示しています

背景：腸とその微生物叢は、健康の多くの側面に大きな影響を与え、したがって、薬物または食物ベースの治療法の魅力的な標的でもあります。ここでは、マイクロフルイドの腸の腸内障害モデルである腸外植片障壁チップ（IEBC）の新鮮な腸組織外植片と、マイクロバイオームスクリーニングモデルであるIスクリーンを組み合わせることの付加価値について報告します。方法：4 mg/mLイヌリンにさらされたり、露出したりして、Iスクリーンプラットフォームで24時間、成虫のヒト腸内微生物叢（6人の健康なドナーの糞便プール）を24時間、嫌気的に培養しました。その後、Iスクリーンのない細胞を含まない培養上清を、IEBCで固定して24時間固定し、効果を評価し、その後、成体ヒト結腸組織外植片（n = 3ドナー）の管腔側に適用されました。結果：培地の補給は、in vitro Iスクリーンにおけるアナロスチップ、ビフィドバクテリウム、ブラウティ、コリンセラの成長を促進し、ミクロビオー剤による酪酸塩の産生の増加を引き起こしました。イヌリン処理したIスクリーン無細胞培養培養超自然剤またはコントロールIスクリーン細胞培養上清（SCFA）を伴うコントロールIスクリーン細胞培養上清（SCFA）に測定された、28.2％〜34.2％の減少により測定された組織バリアの完全性の改善が示されました。FITC-DEXTRAN 4000（FD4）漏れおよびアンチピリンの1.3倍低い輸送で。さらに、炎症誘発性サイトカインIL-1β、IL-6、IL-8、およびTNF-αの放出は、これらの状況下で減少しました。遺伝子発現プロファイルはこれらの発見を確認しましたが、SCFA添加上清と比較して、イヌリン処理上清に対してより深い効果を示しました。結論：IスクリーンとIEBCの組み合わせは、宿主微生物代謝産物の相互作用や腸の健康などの複雑な腸プロセスの研究を促進します。

Background: The gut and its microbiome have a major impact on many aspects of health and are therefore also an attractive target for drug- or food-based therapies. Here, we report on the added value of combining a microbiome screening model, the i-screen, with fresh intestinal tissue explants in a microfluidic gut-on-a-chip model, the Intestinal Explant Barrier Chip (IEBC). Methods: Adult human gut microbiome (fecal pool of 6 healthy donors) was cultured anaerobically in the i-screen platform for 24 h, without and with exposure to 4 mg/mL inulin. The i-screen cell-free culture supernatant was subsequently applied to the luminal side of adult human colon tissue explants (n = 3 donors), fixed in the IEBC, for 24 h and effects were evaluated. Results: The supplementation of the media with inulin promoted the growth of Anaerostipes, Bifidobacterium, Blautia, and Collinsella in the in vitro i-screen, and triggered an elevated production of butyrate by the microbiota. Human colon tissue exposed to inulin-treated i-screen cell-free culture supernatant or control i-screen cell-free culture supernatant with added short-chain fatty acids (SCFAs) showed improved tissue barrier integrity measured by a 28.2%-34.2% reduction in FITC-dextran 4000 (FD4) leakage and 1.3 times lower transport of antipyrine. Furthermore, the release of pro-inflammatory cytokines IL-1β, IL-6, IL-8, and TNF-α was reduced under these circumstances. Gene expression profiles confirmed these findings, but showed more profound effects for inulin-treated supernatant compared to SCFA-supplemented supernatant. Conclusion: The combination of i-screen and IEBC facilitates the study of complex intestinal processes such as host-microbial metabolite interaction and gut health.