【陽交/中榮/久浪】建立腸道晶片工作流程，利用影像定量評估微生物共培養之上皮屏障動態

流體流速控制成為建立穩定共培養環境的關鍵
許多現有的腸道晶片系統在技術上的要求門檻仍高，或缺乏可供常規使用的標準化操作流程。台灣研究團隊此項研究的重點，在於建立一套實用且穩定的操作架構。研究採用市售微流體晶片與常見的人類腸道細胞株，透過標準化流程成功重建成熟的腸道屏障，其上皮細胞形成連續緊密連接（tight junction）、呈現頂端刷狀緣（brush border）的極化特徵，並產生黏液層。待細胞層成熟且穩定後，研究團隊引入經螢光標記的大腸桿菌，並系統性調整晶片內的流體流速，以探討流速對宿主與微生物共培養穩定性的影響。
研究結果顯示，在極低流速下，雖然腸道細胞在單獨培養時能維持穩定，但在引入大腸桿菌後，因培養液流動不足導致細菌生物量與代謝物在局部過度累積，引發環境崩潰，使細胞單層出現變薄與局部剝落；相反地，當團隊將流速提升至貼近生理狀態的流動水平時，腸道上皮展現出極佳的耐受性。在此穩定流動的狀態下，晶片成功提供了一個長達24小時的關鍵「黃金分析窗口」。在此窗口期內，腸道屏障結構與細菌分佈能保持完全穩定，使研究人員能藉由高內涵顯微成像技術，清晰觀測到細菌附著與初期屏障重塑等早期交互作用。

降低臨床導入門檻、多元讀數整合與轉譯醫學潛力
該研究團隊所規劃的工作流程高度契合一般生醫或醫院實驗室的日常排程。晶片可在實驗前提前培養成熟，並在引入細菌後的一天內完成高內涵顯微成像擷取，無需連續的夜間人工監控或複雜的自動化設備。由於該流程完全以常規影像技術進行結構完整性評估，不需配置客製化的晶片內嵌傳感器，顯著降低了臨床單位導入器官晶片研究的技術門檻與設備成本。因此，這個腸道晶片平台在轉譯醫學上展現其應用優勢與升級潛力：

臨床上未來可規劃擷取患者的病理切片組織以培養出專屬的腸道類器官（organoids），替代單一細胞株植入晶片系統中，以更貼近真實人體的細胞多樣性。

目前的純影像評估雖能提供真實結構數據，未來仍可進一步升級整合微型阻抗傳感器，引入上皮細胞電阻檢測（Transepithelial Electrical Resistance, TEER）或螢光滲透防漏測試等不同的檢測方式，透過影像與電子數據進行雙重交叉實證，提供更全面的屏障功能定量指標。

 

在國際非動物性新穎測試方法（New Approach Methodologies, NAMs）與 3Rs（替代、減量、精緻化）趨勢下，此平台在未來可廣泛作為體外測試床，協助益生菌、小分子候選藥物或生物製劑在進入高成本動物實驗前的早期篩選，以降低轉譯研究風險。

整體而言，這項由國內臨床醫學與微流體工程專家聯手推動的進展，其核心價值在於將高度工程化的器官晶片概念，轉化為具備完整操作細節且可重複的工作流程，為臨床與生醫領域提供了一個研究早期宿主-微生物交互作用的便捷標準測試平台。