Überwachung zirkadianer Oszillationen mit einem Biolumineszenz-Reporter in Organoiden

Zirkadiane Rhythmen, die in den meisten Organismen vorkommen, regulieren die zeitliche Organisation biologischer Prozesse. 3D-Organoide haben sich in jüngster Zeit als physiologisch relevantes In-vitro-Modell herauskristallisiert. Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von biolumineszierenden Reportern zur Beobachtung zirkadianer Rhythmen in Organoiden, was in vitro Untersuchungen von zirkadianen Rhythmen in multizellulären Systemen ermöglicht.

Unser derzeitiger Forschungsschwerpunkt besteht darin, die Rolle des zirkadianen Rhythmus bei der Proliferation und Differenzierung von Darmepithelzellen zu untersuchen. Wir versuchen herauszufinden, ob die zirkadiane Uhr die Zellproliferation und die Differenzierung von Darmstammzellen reguliert. Dieses Protokoll stellt eine Echtzeit-Überwachungsmethode für zirkadiane Studien an dreidimensionalen Organoiden unter Verwendung eines Biolumineszenz-Assays dar.

Im Gegensatz zur Durchführung von Biolumineszenz-Assays in einer herkömmlichen zweidimensionalen Zellkultur ermöglicht uns dieser Ansatz, zirkadiane Rhythmen und ihre Funktionen in einem physiologisch relevanteren Organoid-Modell zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen gestörte zirkadiane Rhythmen in stammzellangereicherten Zuständen und zeigen gleichzeitig robuste zirkadiane Oszillationen in differenzierten menschlichen Darmorganoiden, was auf eine Umgestaltung der zirkadianen Uhrmaschinerie von Stammzellen zu differenzierten Zellen hindeutet. Die Verwendung von patienteneigenen Organoiden mit zirkadianen biolumineszenten Reportern wird uns helfen, unser Verständnis der zirkadianen Rhythmen in peripheren Organen und verschiedenen Krankheitszuständen zu verbessern.