Misterios de los intestinos resueltos con un dispositivo que simula el entorno intestinal
El 1 de noviembre es el Día del Yogur Bífidus. El día fue establecido por Morinaga Milk Industry Co., Ltd., una empresa que fabrica y vende leche, productos lácteos y otros productos.
Las bacterias intestinales que viven en nuestros intestinos tienen una estrecha relación con el Bífidus y las bacterias del ácido láctico que contiene el yogur. Estas bacterias intestinales desempeñan una variedad de funciones beneficiosas en nuestro cuerpo y recientemente se ha demostrado que incluso afectan las funciones cognitivas e inmunológicas. Mientras tanto, todavía hay mucho que se desconoce sobre las bacterias intestinales. Es necesario realizar experimentos e investigaciones en un entorno que se asemeje a los intestinos humanos.
Por lo tanto, en junio de 2023, Shimadzu Corporation inició las ventas de prueba de un “dispositivo de cocultivo de bacterias intestinales” que puede simular el ambiente dentro de los intestinos. Lo siguiente es de una entrevista con Akira Sen, que trabaja en la Sección de Investigación de Microbiota, Instituto de Investigación Innovadora, División de I+D de Morinaga Milk Industry Co.,Ltd.
- *Las ventas de prueba solo están disponibles en Japón.
¿No hay oxígeno en los intestinos?
“Aunque el oxígeno es esencial para la mayoría de las actividades humanas, en realidad casi no hay oxígeno dentro de los intestinos, especialmente en el intestino grueso. La mayoría de las bacterias intestinales morirán si se exponen al oxígeno”.
Cuando se unió por primera vez a Morinaga Milk, el Sr. Sen fue asignado a pruebas clínicas para la investigación de materiales y participó en la investigación de las propiedades funcionales de las bifidobacterias y las bacterias del ácido láctico. Actualmente, participa en la observación de la microbiota intestinal general y en la búsqueda de nuevas propiedades funcionales y los mecanismos correspondientes. Su misión es responder a la pregunta "¿Están vivas las bacterias en los intestinos humanos?"
Según se informa, los intestinos humanos contienen más de 100 billones de bacterias de más de 1.000 tipos. * Se cree que las bacterias de los intestinos y las células de la capa superficial de los intestinos (células epiteliales del tracto intestinal) tienen un efecto mutuo entre sí que produce una amplia variedad de metabolitos. Investigar los mecanismos implicados en esos procesos requiere cultivar bacterias y células simultáneamente (cocultivo). Las células epiteliales del tracto intestinal necesitan oxígeno para sobrevivir, pero las bacterias intestinales morirán si se exponen al oxígeno. No hace falta decir que es muy difícil cultivar artificialmente células y bacterias simultáneamente de manera similar a un tracto intestinal real. Un día, mientras se dedicaba a esa investigación, un colega del laboratorio donde trabajaba el Sr. Sen le habló del “dispositivo de cocultivo de bacterias intestinales” de Shimadzu.
“La primera vez que oí hablar del dispositivo me sorprendió mucho. El cocultivo sería muy útil como tecnología para investigar la interacción mutua entre los humanos y sus bacterias intestinales, pero había perdido la esperanza de que dicha tecnología estuviera disponible debido a la dificultad de lograr el cocultivo. Ni siquiera imaginé que estaría disponible un dispositivo dedicado”.
El cocultivo ahora es posible sellando un medio de cultivo que contiene oxígeno en un recipiente de modo que el medio solo entre en contacto con las células epiteliales intestinales.
Publicar un artículo que no estaba previsto inicialmente
El Sr. Sen comenzó a utilizar el dispositivo en cooperación con el desarrollo de la versión de prueba del dispositivo de cocultivo de bacterias intestinales.
En el dispositivo se colocan recipientes con células epiteliales intestinales y bacterias intestinales selladas en su interior. Luego, el medio de cultivo bacteriano se reemplaza periódicamente con un medio nuevo para evitar el crecimiento excesivo de bacterias. Simular el entorno intestinal de esta manera permite el cocultivo de células y bacterias en aproximadamente 3 días. Sen consideró que “la unidad de prueba pudo replicar el ambiente dentro de los intestinos mucho más fielmente de lo que imaginaba”. Poco a poco empezó a pensar que “tal vez también podría usarse para evaluar las interacciones entre los metabolitos producidos por las células epiteliales intestinales y las bacterias intestinales”.
La comprobación de la solución de cultivo del dispositivo reveló que la cantidad de metabolitos con efectos inmunorreguladores (como el ácido indoláctico) había aumentado debido a que las bacterias intestinales (Bifidobacterias) actúan sobre los metabolitos producidos por las células epiteliales intestinales. Eso mostró una relación entre las células epiteliales intestinales y las bacterias intestinales más claramente de lo esperado. Esos resultados se publicaron en un artículo incluido en la edición de abril de 2023 de la revista científica Frontiers in Microbiology.
“Mi sentimiento después de publicar el artículo fue de agradecimiento. Me sentí muy feliz de haber recibido tanto apoyo de personas involucradas tanto dentro como fuera de la empresa”.
El cocultivo se logra mediante la creación de condiciones aeróbicas en áreas en contacto con las células epiteliales intestinales y condiciones anaeróbicas en áreas en contacto con las bacterias intestinales.
El Sr. Sen ha estado interesado en los metabolitos desde que era estudiante. Ya había estado utilizando instrumentos analíticos y de medición Shimadzu, por lo que se sorprendió al saber que existía un dispositivo de cocultivo de este tipo.
“Tenía la impresión de que los dispositivos Shimadzu se utilizaban principalmente para aplicaciones químicas, y no me di cuenta de que Shimadzu también estaba involucrado en las ciencias biológicas. Durante este proyecto, las numerosas conversaciones con los ingenieros Shimadzu me permitieron ser testigo de su proceso de realizar pequeñas mejoras de manera constante, incluso para especificaciones detalladas. Eso profundizó mi impresión de Shimadzu como un fabricante que valora cómo se sienten los usuarios al usar sus productos”.
Ofrecer productos de manera convincente
Sen dice que su objetivo es descubrir cómo aplicar los resultados experimentales a los productos Morinaga Milk.
“Las funciones de las bacterias intestinales replicadas en tubos de ensayo todavía difieren significativamente de los fenómenos reales del cuerpo. Por ejemplo, incluso si se descubren en el laboratorio componentes beneficiosos para el mantenimiento de la salud, sigue siendo incierto si realmente serán beneficiosos en el organismo, donde intervienen complejos factores entrelazados. Todavía necesitamos desarrollar un método in vivo para verificar en qué medida estas condiciones de laboratorio se aproximan a las condiciones reales dentro de los intestinos. Además, debemos aplicar los resultados de la investigación para el desarrollo de productos lo antes posible”.
Tratar la microbiota intestinal como un órgano que se puede cambiar
“Dado que la microbiota intestinal puede afectar varios aspectos de la salud, se puede considerar como un órgano del cuerpo. Nuestra microbiota intestinal cambia constantemente debido a los fuertes efectos de los alimentos que comemos. Normalmente, si un órgano no funciona correctamente o está afectado por algún trastorno congénito, hay que tratarlo con fármacos. De manera similar, nuestra microbiota intestinal se puede cambiar modificando nuestros hábitos dietéticos o de estilo de vida. Ese punto ha sido muy atractivo para mí y es la razón por la que continúo mi trabajo de investigación”.
El sentido de curiosidad del Sr. Sen nunca cesa. Junto con sus compañeros, su objetivo es contribuir a la salud de las personas. Es por eso que Shimadzu, que funciona según el principio de gestión "Lograr nuestros deseos de bienestar para la humanidad y para el planeta", apoya al Sr. Sen en su desafío de resolver los misterios de las bacterias intestinales.
El Sr. Sen (izquierda) y su colega, el Sr. Nishimura, que participaron en la entrevista.
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