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Am 22. Juni startete die Shimadzu Corporation den Testverkauf ihres Darmbakterien-Kokulturgeräts (im Folgenden „das Gerät“). Das Gerät erzeugt eine dem menschlichen Darm nachempfundene Umgebung, die die Kokultur ^*1 von Darmepithelzellen und Darmbakterien ermöglicht. Die im Gerät verwendeten Technologien wurden in gemeinsamer Forschung mit Professor Takane Katayama von der Graduate School of Biostudies der Universität Kyoto entwickelt. Am 13. April dieses Jahres wurden die Forschungsergebnisse der Morinaga Milk Industry Co., Ltd., die das Gerät nutzten, in der Fachzeitschrift „Frontiers in Microbiology“ veröffentlicht. Shimadzu plant außerdem, die Ergebnisse der gemeinsamen Forschung zum Gerät mit Professor Katayama von der Universität Kyoto sowie den Professoren Koji Hase und Kim Yungi von der Fakultät für Pharmazie der Keio-Universität auf der 27. Jahrestagung der Intestinal Microbiology Society am 27. und 28. Juni zu präsentieren und auszustellen.

Foto: Gerät zur Kokultur von Darmbakterien

Darmbakterien synthetisieren Essigsäure, Vitamine und verschiedene andere Substanzen, die durch den Stoffwechsel von Zuckern, Aminosäuren und Ballaststoffen auf die Oberfläche der Darmepithelzellen wirken. Im menschlichen Darm bilden die Darmepithelzellen eine Barriere zwischen einem aeroben Milieu, in dem die Zellen über das Blut mit Sauerstoff versorgt werden, und einem hypoxischen (anaeroben) Milieu, das das Wachstum von Darmbakterien begünstigt. Beide Milieus müssen nachgebildet werden, um die Wechselwirkungen zwischen Darmepithelzellen und Darmbakterien zu untersuchen. Das Gerät erzeugt Bedingungen, die dem menschlichen Darm sehr ähnlich sind und somit die Erforschung dieser Wechselwirkungen ermöglichen.

Das Gerät besteht aus neuartigen Kulturgefäßen (zum Patent angemeldet), einem Durchflussregler für das Kulturmedium und einem Messgerät für den transepithelialen elektrischen Widerstand (TEER ^*3). Ein Zellverband aus intestinalen Epithelzellen, kultiviert in einem 12-Well-Zellkultureinsatz, wird in das Kulturgefäß eingesetzt. Darmbakterien mit bakteriellem Kulturmedium befinden sich auf der „Lumenseite“, Zellkulturmedium auf der „Gewebeseite“. Durch Platzierung des Geräts in einer anaeroben Kammer ^*4 wird ein anaerobes Milieu aufrechterhalten, während im Zellkulturmedium durch das Verschließen des Gefäßes mit gelöstem Sauerstoff ein aerobes Milieu gewährleistet wird. Die kontinuierliche Zufuhr von frischem bakteriellem Kulturmedium verhindert ein übermäßiges Wachstum der Darmbakterien und ermöglicht so Kokulturen mit Zellen über einen Zeitraum von bis zu drei Tagen. Der Zustand der intestinalen Epithelzellen kann während des Experiments durch Messung des TEER überwacht werden.

Bei den Kokulturexperimenten mit dem Gerät kann das Bakterienkulturmedium untersucht werden, um Informationen über die produzierten Metabolite und die Veränderung der Darmbakterienzahl zu gewinnen. Ebenso kann das Zellkulturmedium auf Substanzen untersucht werden, die die Darmepithelzellen durchdringen und vom Körper aufgenommen werden. Eine umfassende Analyse dieser Substanzen mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS) oder Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) ermöglicht anschließend weitere Einblicke in die Metabolitenanalyse, die Genexpression in Zellen und andere Phänomene.
Durch die Bereitstellung dieses Geräts für Kunden erhofft sich Shimadzu, die Forschung von Forschungseinrichtungen und Lebensmittelherstellern zur Entwicklung funktioneller Lebensmittel und anderer Produkte unter Verwendung von Darmbakterien voranzutreiben.

Shimadzu freut sich, den Testverkauf des Darmbakterien-Kokulturgeräts an Forscher und Forschungseinrichtungen zu starten. Die unverbindliche Preisempfehlung für das Gerät beginnt bei 4 Millionen Yen. Bitte nutzen Sie das untenstehende Formular für Anfragen.

• Notiz
• *1: Batch-Kultur von Mehrzelltumoren und -geweben.
• *2: Auszug aus „Abb. 1 Darmepithelzellen und immunkompetente Zellen im Dünndarm“ http://leading.lifesciencedb.jp/5-e007
• *3: Transepithelialer elektrischer Widerstand. Wird verwendet, um die Zellbarrierefunktion zu beurteilen und zu bestätigen, ob Zellen abgestorben sind.
• *4: Eine Maschine, die einen Raum sauerstofffrei hält.

Verwandter Link
Pressemitteilung der Morinaga Milk Industry Co., Ltd.: Steigerung der Produktion nützlicher Metabolite durch Co-Kultur von Bifidobacterium breve MCC1274 mit aus humanen iPS-Zellen gewonnenen Darmepithelzellen – Veröffentlicht in der Fachzeitschrift „Frontiers in Microbiology“ – | Pressemitteilung | Morinaga Milk Industry Co., Ltd. (morinagamilk.co.jp)