有些人把它称为“我们忽视的器官”，令人惊讶的是，我们确实这么做了，因为它和肝脏一样重，包含更多的细胞——以及大约20倍于肝脏的基因——是人体其他部分加起来的总和。但是，“微生物群落”——生活在我们身上和体内的数万亿微生物群落——的重要性现在开始得到重视。然而，突出的问题是，它在人体健康和疾病中所起的作用很难研究，因为支持与我们自身细胞接触的数百种不同微生物菌株的条件很难重现。克里斯·史密斯采访了哈佛大学的唐·英格伯，他的团队已经开发出一种方法，可以在长期培养中复制微生物群，与人类肠道细胞一起，这项研究刚刚发表在《自然生物医学工程》杂志上。
唐-我在医学领域工作了很多年，在过去的10年里，我看到的最大的范式转变之一是肠道微生物群的发现，生活在我们肠道中的正常微生物，在健康和疾病中发挥着重要作用，而且真的没有办法用一种简单的方法来研究它们是如何与我们肠道中的活细胞相互作用的。我们所知道的一切都是基于基因分析，本质上是由联想产生的罪恶感。在有不同问题或健康状态的人身上有这个或没有那个虫子，但这并没有显示出因果关系。
Chris -那么为什么很难研究宿主，即我们和微生物之间的关系是如何演变的呢?
唐:我们没有想到这一点，但在我们的肠道中心(管腔)，氧含量非常低，所以生活在那里的微生物在高氧水平下会死亡，而我们的细胞则需要氧气。在体内有一个氧的梯度意味着它在血管中含量高，当你进一步接近肠道空间的中心时，它会越来越低。不同类型的细菌在这些不同的区域生存，所以我们必须找到一种方法来实现这一切，基本上是模仿我们身体的工作方式。
克里斯-你是怎么做到的?这是在盘子里吗?
唐:它在一个我们称之为“芯片上的人体器官”的设备里。这是一个电脑记忆棒的大小，它们有两个空心通道，宽度不到一毫米，彼此相邻，长度为两厘米。它们之间的墙是多孔的，这意味着东西可以来回流动。我们从人类病人的肠道活检中分离出细胞，并将它们培养在第一个通道的多孔膜的一侧。另一边是排列在小血管上的血管细胞，我们体内的毛细血管。通过流经血管通道的含氧液体或介质我们得到了一个梯度，就像我们的身体一样，所以有足够的氧气供毛细血管细胞和肠细胞生存。但是在肠细胞上方的空间中间，氧气变得很低，我们可以让所有类型的细菌生长，它们可以在低氧，中等氧和更高的氧气中生长。
克里斯:那么从本质上说，氧气是通过我们假装是血液流动的通道输送的吗?
唐:就像我们的身体一样。
它穿过两个通道之间的多孔界面。它首先看到肠细胞，所以它们首先获得氧气，然后一些会进入我们假装是肠道内部的地方，然后细菌就在那里生长?
唐:完全正确。有趣的是，人类肠道细胞会自发形成这些手指状的结构，叫做绒毛，增加肠道的吸收表面积。它们也会分泌粘液粘液是肠道细胞和细菌之间非常重要的边界它是细菌在肠道中生存和生长的重要组成部分。这是对我们身体构造和运作方式的惊人模仿。
克里斯:你是怎么把细菌弄进去的?它们是从哪里来的?
唐:在波士顿儿童医院的新生儿重症监护室里，我们从新生儿的粪便样本中提取细菌。那里有数百种不同的微生物但我们能够让数百种不同的微生物与这些人类细胞直接接触。这真的是第一次。
Chris:这将使我们能够做些什么——现在你已经让这个模型系统工作了——我们以前做不到的?
唐:我们由盖茨基金会资助，研究第三世界儿童的营养不良问题。有一些微生物群落实际上会导致肠道损伤，其特征是失去那些手指状的延伸，因此吸收营养的面积减少，屏障的破坏实际上会导致炎症和损伤。我们可以通过在这些芯片上培养多种微生物在类似的缺氧，低氧条件下模拟我们的肠道。
克里斯-那当我们给人们注射抗生素的时候呢因为这是另一个问题，不是吗?我们非常担心抗生素耐药性，但也担心其对生命的连锁反应，尤其是当你在很小的时候就接触抗生素时。你的系统能让我们问，如果我这样做，它对肠道里的微生物群落有什么影响吗?
唐:如果你在孩童时期服用抗生素，你会对微生物群产生长期的影响，这绝对是真的，这正是我们可以进行的实验类型。你可以观察人们服用的益生菌，看看它们是否真的有效，我们现在正在做所有这些类型的实验……
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