肠道菌群的革命性研究
据估计有万美国人正在忍受炎症性肠病(IBD)，例如溃疡性结肠炎以及克罗恩氏病，这些疾病的症状可能温和也可能严重，可能被控制住也可以会威胁生命。免疫系统失常通常会引起这些疾病，但是与消化系菌群、肠上皮细胞、肠道蠕动节奏相关的一些问题也会引起甚至加剧症状。直到现在，科学家们仍然很难研究出治疗IBD的有效手段，因为在实验室中很难模拟出人类消化系统微生物环境。
哈佛大学怀丝生物工程研究所（WyssInstituteforBiologicallyInspiredEngineering）的一个小组利用研究所特有的“芯片人体器官(human-organs-on-chips)”技术在“芯片消化系统(human-gut-on-a-chip)”中建立了肠炎和微生物过快生长的模型。该小组由DonaldIngber博士和JamesCollins博士共同领导。
根据美国国家科学院院刊(PNAS)的报导，这项进步使得科学家们首次可以分析正常的消化系统微生物和致病菌是如何作用于免疫系统的，还可以研究IBD的机制。
HyunJungKim博士说：“肠道的慢性炎症被认为是由肠道微生物、肠上皮细胞以及免疫系统之间的不正常相互作用引起的，但是目前为止我们还无法确定这几种因素与肠道疾病的关系。”然而“芯片消化系统(human-gut-on-a-chip)”技术为模拟人类肠道环境提供了理想的微环境。“芯片消化系统”在年被发明。它由电脑内存条大小的高分子聚合物制作而成，这个空心的微流体设备模拟了人类肠子的物理结构、微环境、蠕动和液体流动。
Ingber说：“微生物的发现使我们改变了对人类健康的思考方式，我们体内及体表的微生物比我们自己的细胞还要多。直到现在，传统培养方法和更加复杂的细胞培养法使得不可能在一两天内对微生物进行研究。使用‘芯片消化系统’，我们不但可以培养正常的肠道菌群，也可以分析病原菌、免疫细胞、血管和淋巴内皮组织的影响。”
Collins博士说：“关于IBD以及抗生素影响微生物群的方式，我们还有很多内容需要研究。该技术使得研究人员可以以一种独立的可控的方式对菌群的复杂性和不同的微生物各类进行研究。”
这项技术已经帮助研究人员在肠道及其免疫反应的内部工作机制方面有了重要发现。4种引起炎症的小型蛋白质被发现引起炎症免疫反应，这将破坏和刺激肠道。这个发现治疗IBD提供了新的思路，即“封锁”这种蛋白质。
这个小组认为“芯片消化系统”培养微生物的能力使得精准施药成为可能。病人自己的细胞和肠道微生物可以在一天内被培养出来，医生可以测试不同的治疗方法并选择合适的治疗策略。
Ingber说：“在过去，菌群以及它们在人类健康中的角色都是通过它们的基因表达进行研究，但是现在，由于可以在体外实验验证菌群、肠道细胞、免疫系统是如何互相作用的，我们希望可以更深入地理解病理生理学机制。”
