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Gut-on-chip Utilization for Therapeutic design: Microbiome-epithelium interactions Model And Predictions

Descrizione del progetto

Un gemello digitale dell’intestino

Il rivestimento intestinale svolge un ruolo fondamentale per la salute e la suscettibilità alle malattie, fungendo da barriera dinamica in cui interagiscono batteri, muco e forze meccaniche; per comprendere queste interazioni risultano necessari modelli sperimentali che riproducano fedelmente la fisiologia dell’intestino umano, oltre a strumenti computazionali in grado di prevedere gli esiti terapeutici. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto GUT-MicroMaP mira a sviluppare il primo modello matematico rigorosamente calibrato delle interazioni tra microbioma ed epitelio, un gemello digitale che catturerà il comportamento microbico, le dinamiche del muco e i gradienti dei metaboliti, fungendo da piattaforma predittiva per la progettazione di terapie mirate al microbioma, tra cui prebiotici, probiotici e trattamenti con fagi. Il quadro di riferimento terrà conto delle variazioni interindividuali, garantendo un’ampia rilevanza per gli interventi personalizzati sulla salute intestinale.

Obiettivo

The gut epithelium is a dynamic interface where microbial metabolism, mucus structure, and mechanical cues jointly determine barrier function and disease susceptibility. Conventional approaches—such as fecal omics, animal models, and static Transwells—either lack human relevance or the spatiotemporal control required for predictive modeling and therapeutic design. Gut-on-chip devices have recently emerged as powerful tools to bridge this gap, reproducing key features of the human intestine, including oxygen gradients, peristaltic-like flow, mucus layers, and co-culture with anaerobic microbial consortia. These systems enable causal experiments under controlled regimes, yet their use has remained largely descriptive, and no predictive computational framework exists to generalize experimental results or guide rational intervention strategies.
GUT-MicroMaP addresses this gap by developing and validating the first rigorously calibrated, spatially explicit mathematical model of microbiome–epithelium interactions in gut-on-chip systems. The project will integrate high-resolution spatial multi-omics data from the 3D’omics consortium with hybrid PDE–ABM–CFD modeling to create a digital twin of the gut environment. This model will capture microbial motility, adhesion, and biofilm dynamics under metabolites and mucus conditions, and will be iteratively refined through Bayesian calibration and sensitivity analysis. Once validated, it will serve as an in-silico platform to design microbiome-directed therapeutic strategies—including prebiotics, probiotics, and phage therapies—optimizing barrier integrity while suppressing pathogens. Therapeutic insights will integrate sex/gender variability in gut physiology and immunity, ensuring broader relevance and equity. By merging spatial omics with advanced modeling, GUT-MicroMaP will deliver a transformative predictive framework for gut health, opening new avenues for rational therapeutic design in microbiome research.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN
Contributo netto dell'UE
€ 216 240,00
Indirizzo
OUDE MARKT 13
3000 Leuven
Belgio
Regione
Vlaams Gewest Prov. Vlaams-Brabant Arr. Leuven
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)