Gretchen Mahler, professeur assistant de bio-ingénierie, est photographié dans un laboratoire du Complexe des technologies innovantes. Crédit :Jonathan Cohen, Photographe de l'Université de Binghamton
Des chercheurs de l'Université de Binghamton pensent que la compréhension de la capacité des nanoparticules à influencer notre processus métabolique peut faire partie intégrante de la médiation des troubles métaboliques et de l'obésité, qui sont tous deux à la hausse et ont été liés aux aliments transformés.
Anthony Fiumera, professeur agrégé de sciences biologiques, et Gretchen Mahler, professeur assistant en génie biomédical, collaborent à un projet de recherche financé par une subvention des domaines d'excellence transdisciplinaires (TAE) de l'Université de Binghamton pour découvrir le rôle que jouent les nanoparticules ingérées dans la physiologie et la fonction de l'intestin et du microbiome intestinal.
Le microbiome intestinal est la population de microbes vivant dans l'intestin humain, constitué de dizaines de milliards de micro-organismes (dont au moins 1, 000 espèces différentes de bactéries connues). Nanoparticules, qui sont souvent ajoutés aux aliments transformés pour améliorer la texture et la couleur, ont été liés à des changements dans la fonction intestinale. Alors que les aliments transformés deviennent des éléments plus courants de notre alimentation, il y a eu une augmentation significative des concentrations de ces particules trouvées dans le corps humain.
Fiumera travaille in vivo avec des mouches des fruits tandis que Mahler travaille in vitro en utilisant un modèle de culture cellulaire en 3D du tractus gastro-intestinal (GI) pour comprendre comment l'ingestion de nanoparticules influence le traitement du glucose et le microbiome intestinal. En utilisant des méthodes de recherche complémentaires, les chercheurs se sont mutuellement aidés à mieux comprendre les nanoparticules.
À l'aide de mouches des fruits, Fiumera s'intéresse aux effets des nanoparticules sur le développement, physiologie et composition biochimique, ainsi que la communauté microbienne dans le tractus gastro-intestinal de la mouche. Le modèle de la mouche offre deux avantages :1) la recherche peut être effectuée sur un large éventail de traits qui pourraient être altérés par des changements dans le métabolisme et 2) les processus métaboliques chez la mouche sont similaires à ceux des humains. Fiumera vise également à étudier quels gènes sont associés aux réponses aux nanoparticules, ce qui peut finalement nous aider à comprendre pourquoi les individus réagissent différemment aux nanoparticules.
Anthony Fiumera, Professeur adjoint à l'Université de Binghamton pour le Département des sciences biologiques, travaille dans son laboratoire à l'accouplement des mouches des fruits, en Sciences III. Crédit :Jonathan Cohen, Photographe de l'Université de Binghamton
Pour ce projet, Mahler a élargi son modèle de tractus gastro-intestinal pour inclure une espèce bactérienne intestinale commensale et a utilisé le modèle pour déterminer un mécanisme plus détaillé du rôle de l'exposition aux nanoparticules sur les bactéries intestinales et la fonction intestinale. Les premiers résultats ont montré que l'ingestion de nanoparticules modifie l'absorption du glucose, et que la présence de bactéries intestinales bénéfiques élimine ces effets.
Mahler étudiait déjà les nanoparticules lorsqu'elle a contacté Fiumera et lui a proposé de combiner leurs expertises respectives. Avec l'aide des étudiants de premier cycle Gabriella Shull et John Fountain et de l'étudiant diplômé Jonathan Richter, Fiumera et Mahler ont commencé à découvrir certains effets de l'ingestion de nanoparticules. Puisqu'ils utilisent réaliste, faibles concentrations de nanoparticules, les effets sont légers, mais peut éventuellement être additif.
Connecter les professeurs de toutes les disciplines pour stimuler l'avancement de nouvelles idées est l'objectif des cinq TAE de Binghamton.
