【研究进展】【中科院天津生物工业技术研究所赵国屏院士Perspective】体外人源三维肠道器官模型在微生物通讯中的研究进展
近期，中国科学院天津生物工业技术研究所赵国屏院士团队在Science Bulletin发表了题为“Microbial volatile communication in human 3D intestinal organotypic models”的展望文章。
人体肠道是一个复杂的生态系统，其中包含丰富的微生物群落，参与调节机体消化、吸收、代谢和免疫。开发和建立人类肠道体外模型，以更真实地反映人体肠道-微生物生理和病理情况，是生命科学与生物医学领域的重大需求。传统动物模型存在动物和人种属及微生物组成差异，常规二维培养存在体外与体内动态环境、细胞类型和成熟度不匹配等局限，很大程度上限制了人们对宿主-微生物相互作用的深入剖析。肠芯片和肠类器官分别从工程学与发育生物学角度为体外重塑近生理三维肠道微生理系统提供了独特的研究平台，促进了人相关的肠道-微生物交互研究，为解析肠道发育和疾病发生开辟了新途径。
中国科学院天津生物工业技术研究所赵国屏院士团队发表展望文章，对当前器官芯片和类器官两大新兴技术用于构建人体3D仿生肠道-微生物互作模型进行展望总结，并提出在多学科技术交叉融合的背景下，从体内分离的微环境组件将重塑体内高保真肠道微生理系统的设想。
本文主要针对宿主-肠道微生物相互作用领域的研究难点，
分析了体外构建肠芯片和肠类器官模型的关键要素，
总结了应用该技术在组织屏障、炎症、微生物代谢与治疗等宿主-微生物互作领域取得的突破性成就，并对两种模型的特点进行了总结和比较。
最后，本文指出肠芯片与肠类器官的结合——肠类器官芯片技术，将在体外构建高保真、标准化三维肠道器官模型方面显示巨大潜力。
鉴此，本文提出了前瞻性设想：
（1）集成人源类器官、微生物群和免疫细胞等多种微环境因素，形成近生理、高保真的三维肠道器官模型；
（2）将技术创新与多学科交叉融合，以期推动基础研究，加速新兴技术在疾病研究、药物测试和再生医学等领域的应用。
人肠道生态系统构建及多技术协同应用
Wang H, You X-Y, Zhao G-P. Microbial volatile communication in human 3D intestinal organotypic models. Science Bulletin, 2023. https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.05.030