A novel 3D in vitro model of the human gut microbiota

Lo studio del microbiota umano è limitato dalla difficolta' di accesso all'intestino in maniera non invasiva.

E' necessario però monitorare le anomalie in organizzazione e composizione del microbiota, recentemente individuato come causa di molte malattie, non solo gastrointestinali. Infatti, disfunzioni del microbiota sono correlate a malattie dell'eta e neurologiche.

L'obiettivo di questo articolo è quello di fornire un modello in vitro di microbiota intestinale capace di replicare la sua composizione e conformazione 3D  all’interno dell’intestino.

Per far questo è stata realizzata una struttura di gelatina elettrofilata per favorire la proliferazione batterica e la formazione di un biofilm stabile. La struttura elettrofilata è stata caratterizzata meccanicamente e fisicamente valutandone il modulo elastico, la permeabilità e la diffusione attraverso la membrana. Per la validazione biologica, 5 diverse specie batteriche facenti parte del microbiota intestinale umano sono state messe in coltura sulla struttura elettrofilata andando a valutare la proliferazione e la formazione di un biofilm stabile. Successivamente, il microbiota intestinale umano proveniente da campioni fecali è stato messo in coltura sulle strutture elettrofilate in condizioni anaerobie. Il biofilm batterico è stato visualizzato attraverso tecniche di imaging (e.g. SEM e microscopio confocale) mentre il profilo microbico è stato analizzato attraverso tecniche di RT-qPCR e metagenomica.

I risultati hanno mostrato che i microorganismi hanno un’organizzazione 3D all’interno della struttura e che il profilo microbico, come la sua abbondanza, risulta stabile nei sette giorni di coltura rispetto al campioni di partenza. Questi risultati mostrano come la struttura di gelatina elettrofilata sia un valido sistema per la coltura in vitro dei microorganismi del microbiota intestinale aprendo la strada all’utilizzo di questo modello per lo studio delle interazioni tra microbiota e ospite.