肠道芯片可预测黑色素瘤患者的免疫疗法结果

米兰理工大学的研究团队开发了一种“微生物群落芯片”（一种微型人体微生物群落模型），该设备能够在芯片大小的装置上再现微生物群落的主要特征，并预测黑色素瘤患者对免疫治疗的反应。这项研究结果已发表在《自然生物医学工程》杂志上。

微生物群与免疫治疗之间的相互作用早已为人所知。这是由于免疫治疗引发的全身效应（即免疫治疗在整个身体中引发的免疫反应）以及局部过程，尤其是在微生物群落中，人体大部分细菌都生活在那里。然而，后者只能通过动物模型进行研究，而动物模型存在诸多局限。

实际上，对于接受黑色素瘤免疫治疗的患者来说，没有临床理由对其进行结肠镜检查和结肠活检。然而，微生物群落炎症是这种治疗的主要副作用之一，常常迫使治疗中断。

因此，研究人员决定将“器官芯片”技术应用于结肠，并特别设计了一些创新细节，以专注于微生物群落微生物群与免疫治疗之间的联系。

“uBeat技术由米兰理工大学专利所有，是我们新微生物群落芯片模型的基础。uBeat最初用于模拟心肌收缩，后来扩展到模拟膝关节的生物力学条件。我们将其应用于重现典型的蠕动微生物群落运动。uBeat产生的连续运动使我们能够从人类类器官中分化出主要的微生物群落群体，从而在芯片上创造出高度逼真的环境。通过工程手段驱动如此复杂的生物学过程，为创建替代动物使用的类人体体外模型开辟了非常有前途的前景。”米兰理工大学电子、信息和生物工程系全教授Marco Rasponi说道。

“我们发现，对免疫治疗无反应的黑色素瘤患者的微生物群具有明显的促炎特性，这会损害微生物群落上皮屏障的完整性，并促进调节免疫系统的分子的产生。”研究的主要作者Mattia Ballerini解释道。

“研究微生物群落微生物群对黑色素瘤患者免疫治疗反应的影响的想法源于我在美国的学习。现在，与米兰理工大学的合作使我们能够创建这一新设备，以详细研究微生物群与微生物群落上皮细胞之间相互作用的分子机制。”

“这些特征可以在临床上用作预测免疫治疗反应的标志物，并对患者进行分层，以便只对最有可能受益的患者进行治疗。这将在提高患者生活质量方面带来重要益处，并为国家卫生系统节省大量费用。此外，我们的微生物群落芯片可以避免对耐药患者进行不必要的副作用风险，使他们的肿瘤科医生有机会给予可能使其反应更好的治疗。为此，我们只需取一份粪便样本并在我们的微生物群落芯片上测试其效果。”

“最后，我们正在使用这个系统研究其他癌症中对免疫治疗反应的分子机制，其中患者的受益仍然有限。我们的目标是通过基于调节微生物群落微生物群的创新疗法，为越来越多的患者提供有效的治疗方法。”Luigi Nezi表示。

该研究团队包括来自欧洲肿瘤研究所和米兰理工大学的成员，由Nezi（欧洲肿瘤研究所实验肿瘤学系团队负责人）和Rasponi（米兰理工大学电子、信息和生物工程系全教授）协调。

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