Name: Modellierung gesunder und dysbiotischer vaginaler Mikroumgebungen in einer menschlichen Vagina-on-a-Chip (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-16T14:50:00.000+00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: Erfahren Sie die Entwicklung eines Vagina-on-a-Chip zur Modellierung gesunder und dysbiotischer vaginaler Mikroumgebungen. Diese mikrofluidische Technologie ermöglicht die Untersuchung von Mikrobiom-Interaktionen unter physiologischen Bedingungen.

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Diese Forschung wurde von der Bill and Melinda Gates Foundation (INV-035977) und dem Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University finanziert. Wir danken auch Gwenn E. Merry, Wyss Institute, für die Redaktion dieses Manuskripts. Das Diagramm in Abbildung 1 wurde mit BioRender erstellt.

Mikrofluidischer Vagina-Chip zur Untersuchung des vaginalen Mikrobioms

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Donald Ingber ist Gründer, Vorstandsmitglied, Vorsitzender des wissenschaftlichen Beirats und Anteilseigner von Emulate. Die anderen Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Bisherige In-vitro-Modelle der menschlichen Vagina replizieren die Strukturen des vaginalen Gewebes, den Flüssigkeitsfluss und die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Krankheitserreger nicht originalgetreu 19,22. Tiermodelle sind auch durch die Variation des Mikrobioms zwischen den Arten und Unterschiede im Brunst- oder Menstruationszyklus begrenzt19,22. Dieses Manuskript beschreibt ein Protokoll zur Erstellung eines Organ-Chip-Modells der menschlichen Vagina, das die menschlichen Reaktionen auf gesunde und dysbiotische mikrobielle Gemeinschaften effektiv nachahmen kann.
Bei diesem Protokoll werden vaginale Epithel- und Fibroblastenzellen auf gegenüberliegenden Seiten einer gemeinsamen porösen Membran ausgesät, die parallele Mikrokanäle in einem im Handel erhältlichen Zweikanal-Organchip-Gerät trennt (siehe Materialtabelle). Die poröse Membran ermöglicht die Migration von Wachstumsfaktoren und anderen Formen der interzellulären Kommunikation. Die Kollagenbeschichtung und das Vorhandensein der Zellmonoschichten verhindern jedoch das Mischen von Medien zwischen den Kanälen. Bei der Bildung einer vaginalen Epithelzell-Monoschicht im apikalen Kanal werden Differenzierungsfaktoren in das im Basalkanal strömende Medium eingebracht, das den interstitiellen Raum durchläuft und dadurch die Differenzierung der vaginalen Epithelzellen zu einem geschichteten Epithel fördert. Die Dichte der vaginalen Epithelzellen zum Zeitpunkt der Aussaat ist eine entscheidende Determinante für die Gesundheit des Vagina Chips am Ende der Differenzierungsphase. Daher sollte die Dichte der vaginalen Epithelzellen vor Beginn der Differenzierung beurteilt werden, die erst eingeleitet werden sollte, wenn eine Monoschicht etabliert ist. Die Exposition gegenüber den Differenzierungsfaktoren kann so lange fortgesetzt werden, bis die gewünschte Dichte der vaginalen Epithelzellen erreicht ist und bevor die bakterielle Inokulation erfolgt. Des Weiteren ist zu beachten, dass die Wachstumsrate bei primären vaginalen Epithelzellen von verschiedenen Spendern (oder kommerziellen Quellen) variieren kann, was die Qualität des erzeugten Vagina-Chips beeinträchtigen kann. Bei allen mikrofluidischen Organchip-Studien ist es von größter Bedeutung, alle Blasen zu entfernen, die sich in den Kanälen in der Chipkultur bilden könnten, da sie den Medienfluss beeinträchtigen und schließlich zu einer verringerten Nährstoffverfügbarkeit und einem Verlust der Zelllebensfähigkeit führen. 
Dieses Protokoll beschreibt auch, wie der Vagina-Chip verwendet wird, um bakterielle Gemeinschaften auf dem Chip zu etablieren, die entweder den gesunden vaginalen Zustand oder die bakterielle Vaginose nachahmen. Der Vagina-Chip kann auch zur Untersuchung anderer vaginaler Erkrankungen oder Störungen verwendet werden. Bei der Durchführung dieser Studien sollte jedoch darauf geachtet werden, die Merkmale der einzelnen Krankheiten zu verstehen und die besten Mittel zur Korrelation der Ergebnisse mit den klinischen Befunden zu ermitteln. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der menschliche Vagina-Chip neue Wege eröffnet, um eine Vielzahl von Krankheiten und Zuständen im Zusammenhang mit der FRT zu untersuchen, und er kann ein wertvolles Werkzeug für die Untersuchung potenzieller Therapeutika sein.

Ein vaginales Mikrobiom, das von Lactobacillus spp. dominiert wird und zur Aufrechterhaltung eines sauren Mikromilieus beiträgt, spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der weiblichen Fortpflanzungsgesundheit1. Manchmal kann es jedoch zu einer Veränderung in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften kommen, aus denen das Mikrobiom besteht, was zu einer Zunahme der Vielfalt der Vaginalbakterien führt. Diese dysbiotischen Veränderungen, die oft zu einem Wechsel von einem Lactobacillus-dominierten Zustand zu einem Zustand führen, der von vielfältigeren anaeroben Bakterienarten (z. B. Gardnerella vaginalis) dominiert wird, sind mit verschiedenen Erkrankungen des Fortpflanzungssystems verbunden, wie z. B. bakterielle Vaginose, atrophische Vaginitis, Harnwegsinfektion, vulvovaginale Candidiasis, Urethritis und Chorioamnionitis 2,3,4,5 . Diese Krankheiten erhöhen wiederum die Chancen einer Frau, sexuell übertragbare Krankheiten und entzündliche Erkrankungen des Beckens zu erwerben 6,7,8,9. Sie stellen auch ein höheres Risiko für Frühgeburten und Fehlgeburten bei schwangeren Frauen dar 10,11,12 und wurden auch mit Unfruchtbarkeit in Verbindung gebracht 13,14,15,16.
Obwohl Anstrengungen unternommen wurden, die vaginale Dysbiose mit Hilfe von vaginalen Epithelzellen zu modellieren, die in statischen, zweidimensionalen (2D) Kultursystemen kultiviert wurden17,18, ahmen sie die Physiologie und Komplexität der vaginalen Mikroumgebung nicht effektiv nach19. Tiermodelle wurden auch verwendet, um vaginale Dysbiose zu untersuchen; Ihre Menstruationsphasen und Wirt-Mikrobiom-Interaktionen unterscheiden sich jedoch stark von denen beim Menschen, so dass die physiologische Relevanz der Ergebnisse dieser Studien unklar bleibt 19,20,21. Um diesen Problemen entgegenzuwirken, wurden Organoide und Transwell-Insert-Modelle von menschlichem Vaginalgewebe auch verwendet, um Wirt-Pathogen-Interaktionen in der FRT zu untersuchen 19,22,23,24. Da es sich jedoch um statische Kulturen handelt, können sie die Co-Kultur menschlicher Zellen mit lebenden Mikroben nur für einen kurzen Zeitraum (<16-24 h) unterstützen, und ihnen fehlen viele andere potenziell wichtige physikalische Merkmale der menschlichen vaginalen Mikroumgebung, wie z. B. die Schleimproduktion und der Flüssigkeitsfluss22.
Organchips sind dreidimensionale (3D) mikrofluidische Kultursysteme, die einen oder mehrere parallele hohle Mikrokanäle enthalten, die von lebenden Zellen ausgekleidet sind, die unter dynamischer Flüssigkeitsströmung kultiviert werden. Die Zweikanal-Chips ermöglichen die Nachbildung von Gewebe-Gewebe-Grenzflächen auf Organebene, indem verschiedene Zelltypen (z. B. Epithel und stromale Fibroblasten oder Epithel und vaskuläres Endothel) auf gegenüberliegenden Seiten einer porösen Membran kultiviert werden, die die beiden parallelen Kanäle trennt (Abbildung 1). Beide Gewebe können unabhängig voneinander einer Flüssigkeitsströmung ausgesetzt werden, und sie können auch mikroaerobe Bedingungen erfahren, um eine Co-Kultur mit einem komplexen Mikrobiom zu ermöglichen 25,26,27,28. Dieser Ansatz wurde kürzlich genutzt, um einen humanen Vagina-Chip zu entwickeln, der von hormonempfindlichem, primärem Vaginalepithel ausgekleidet ist, das mit den darunter liegenden stromalen Fibroblasten verbunden ist, eine niedrige physiologische Sauerstoffkonzentration im Epithellamen aufrechterhält und eine Co-Kultur mit gesunden und dysbiotischen Mikrobiomen für mindestens 3 Tage in vitro ermöglicht 29. Es wurde gezeigt, dass der Vagina-Chip verwendet werden kann, um die Besiedlung durch optimale (gesunde) L. crispatus-Konsortien zu untersuchen und Entzündungen und Verletzungen zu erkennen, die durch nicht-optimale (nicht gesunde) G. vaginalis-haltige Konsortien verursacht werden. Hier beschreiben wir detailliert die Methoden, die zur Herstellung des humanen Vagina-Chips sowie zur Etablierung gesunder und dysbiotischer Bakteriengemeinschaften auf dem Chip verwendet werden.

<table><tbody><tr><td>0,22 &mikro; m Steriflip</td><td>Millipore&nbsp;</td><td>SCGP00525</td><td>Um Medien zu entlasten</td></tr><tr><td>2-Kanal-Chip</td><td>Nachahmen</td><td>BRK-S1-WER-24</td><td>Teil des Zweikanal-Chip-Kits</td></tr><tr><td>200 & mu; L-Barrierenspitzen (oder Filterspitzen)</td><td>Thomas Scientific, SHARP</td><td>1159M40</td><td>Tipps zum Chip-Säen verwendet</td></tr><tr><td>Aktivierungsreagenz 1 (oder ER-1-Pulver)&nbsp;</td><td>Nachahmen</td><td>Chip S1 Grundforschungskit-24PK</td><td>Teil des Zweikanal-Chip-Kits; Speichertemperatur -20 �°F; C&nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td>Aktivierungsreagenz 2 (oder ER-2-Lösung)&nbsp;</td><td>Nachahmen</td><td>Chip S1 Grundforschungskit-24PK</td><td>Teil des Zweikanal-Chip-Kits; Speichertemperatur 4 & Grad; C</td></tr><tr><td>Adenin</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>A2786</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Brucella-Blutagarplatten</td><td>VWR International Inc.&nbsp;</td><td>89405-032</td><td>mit Hemin und Vitamin K; Zur Aufzählung von Gardnerella vaginalis</td></tr><tr><td>Ca2+ und Mg2+ freie DPBS (DPBS (-/-)</td><td>ScienCell</td><td>303</td><td>Für Waschzellen</td></tr><tr><td>Calciumchlorid</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>C5670</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Calciumchlorid (Anhyd)&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>499609</td><td>Komponente von HBSS (LB/+G)</td></tr><tr><td>Kollagen I&nbsp;</td><td>Corning</td><td>354236</td><td>Für die Beschichtungslösung für HVEC</td></tr><tr><td>Kollagen IV&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>C7521</td><td>Für die Beschichtungslösung für HVEC</td></tr><tr><td>Kollagenase IV</td><td>Gibco</td><td>17104019</td><td>Zur Dissoziation von Zellen aus den Vagina-Chips</td></tr><tr><td>Vollständiges Fibroblast-Medium&nbsp;</td><td>ScienCell</td><td>2301</td><td>Medien für die Kultur der HUF</td></tr><tr><td>Vollständiges vaginales Epithelmedium</td><td>Lebensader</td><td>LL-0068</td><td>Medien für die Kultur des HVEC</td></tr><tr><td>D-Glukose (Dextrose)&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>158968</td><td>Komponente von HBSS (LB/+G)</td></tr><tr><td>DMEM (Low Glucose)&nbsp;</td><td>Thermofisher</td><td>12320-032</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Dynamisches Flussmodul (oder Zo&euml;)</td><td>Nachahmen</td><td>Zo&euml;-CM1</td><td>Reguliert die Durchflussrate der Chips</td></tr><tr><td>Hams F12</td><td>Thermofisher</td><td>11765-054</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Heat inaktiviert FBS&nbsp;</td><td>Thermofisher&nbsp;</td><td>10438018</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Humane Gebärmutterfibroblasten</td><td>ScienCell</td><td>7040</td><td>HUF</td></tr><tr><td>Menschliche vaginale Epithelzellen</td><td>Lebensader</td><td>FC-0083</td><td>HVEC</td></tr><tr><td>Hydrocortison</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>H0396</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>ITES</td><td>Lonza</td><td>17-839Z</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>L-Glutamin</td><td>Thermofisher</td><td>25030081</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Magnesiumchloridhexahydrat</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>M2393</td><td>Komponente von HBSS (LB/+G)</td></tr><tr><td>Magnesiumsulfat-Heptahydrat</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>M1880</td><td>Komponente von HBSS (LB/+G)</td></tr><tr><td>MRS-Agarplatten</td><td>VWR International Inc.&nbsp;</td><td>89407-214</td><td>Zur Aufzählung von Lactobacillus</td></tr><tr><td>O-Phosphorylethanolamin</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>P0503</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Pen/Strep</td><td>Thermofisher&nbsp;</td><td>15070063</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>pH-Streifen</td><td>Fischer-Scientific</td><td>13-640-520</td><td>Zur Messung des pH&nbsp;</td></tr><tr><td>Pods (1/Chip)&nbsp;</td><td>Nachahmen</td><td>BRK-S1-WER-24</td><td>Teil des Zweikanal-Chip-Kits</td></tr><tr><td>Poly-L-lysin</td><td>ScienCell</td><td>403</td><td>Für die Beschichtungslösung für HUFs</td></tr><tr><td>Kaliumchlorid&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>P3911</td><td>Komponente von HBSS (LB/+G)</td></tr><tr><td>Kaliumphosphat-Monobas</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>P0662</td><td>Komponente von HBSS (LB/+G)</td></tr><tr><td>Sterile 80 % Glycerol&nbsp;</td><td>MP Biomedizin & NBSP;</td><td>113055034</td><td>Zum Einfrieren von Bakterienproben</td></tr><tr><td>Triiodothyronin</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>&nbsp; T6397</td><td>Komponente des Differenzierungsmediums</td></tr><tr><td>Trypan Blaue Lösung (0,4 %)&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>T8154</td><td>Zum Zählen lebender/toter Zellen</td></tr><tr><td>TrypLE Express</td><td>Thermofisher&nbsp;</td><td>12605010</td><td>Zur Dissoziation von Zellen aus den Vagina-Chips</td></tr><tr><td>Trypsin-Neutralisierungslösung (TNS)&nbsp;</td><td>ScienCell</td><td>113</td><td>Zur Neutralisierung von Trypsin</td></tr><tr><td>Trypsin/EDTA Solutiom (0,25 %)</td><td>ScienCell</td><td>103</td><td>Für Zelldissoziation&nbsp;</td></tr><tr><td>&beta;-estradiol&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich&nbsp;</td><td>E2257</td><td>Hormon für Differenzierungsmedien</td></tr></tbody></table>

modellierung gesunder und dysbiotischer vaginaler mikroumgebungen in einer menschlichen vagina-on-a-chip

Modeling Healthy and Dysbiotic Vaginal Microenvironments in a Human Vagina-on-a-Chip

Die Gesundheit von Frauen, und insbesondere Erkrankungen des weiblichen Fortpflanzungstrakts (FRT), haben nicht die Aufmerksamkeit erhalten, die sie verdienen, obwohl ein ungesundes Fortpflanzungssystem zu lebensbedrohlichen Krankheiten, Unfruchtbarkeit oder unerwünschten Folgen während der Schwangerschaft führen kann. Ein Hindernis auf diesem Gebiet besteht darin, dass es einen Mangel an präklinischen, experimentellen Modellen gibt, die die Physiologie und Pathophysiologie der FRT originalgetreu nachahmen. Aktuelle In-vitro - und Tiermodelle rekapitulieren die hormonellen Veränderungen, mikroaeroben Bedingungen und Wechselwirkungen mit dem vaginalen Mikrobiom nicht vollständig. Das Aufkommen der mikrofluidischen Kulturtechnologie Organ-on-a-Chip (Organ Chip), die Gewebe-Gewebe-Grenzflächen, die Gefäßperfusion, interstitielle Flüssigkeitsflüsse und die physikalische Mikroumgebung einer wichtigen Untereinheit menschlicher Organe nachahmen kann, kann möglicherweise als Lösung für dieses Problem dienen. Kürzlich wurde ein humaner Vagina-Chip entwickelt, der die Co-Kultur von menschlichen vaginalen mikrobiellen Konsortien mit primärem humanem Vaginalepithel unterstützt, das ebenfalls mit dem vaginalen Stroma verbunden ist und einen dynamischen Flüssigkeitsfluss erfährt. Dieser Chip repliziert die physiologischen Reaktionen der menschlichen Vagina auf gesunde und dysbiotische Mikrobiome. Ein detailliertes Protokoll zur Herstellung von menschlichen Vagina-Chips wurde in diesem Artikel beschrieben.

Die menschliche Vagina ist von einem geschichteten Epithel ausgekleidet, das über einem fibroblastenreichen kollagenen Stroma liegt. Um dies zu modellieren, wurde eine Gewebeschnittstelle geschaffen, indem primäres humanes Vaginalepithel und Fibroblasten auf gegenüberliegenden Seiten einer gemeinsamen porösen Membran in einem zweikanaligen mikrofluidischen Organchip-Gerät kultiviert wurden. Die Bildung des vaginalen Epithels wird mit Hilfe der hellfeldmikroskopischen Bildgebung überwacht, die die Bildung einer kontinuierlichen Zellschicht zeigt, die nach und nach mehrere Zellschichten bildet (Abbildung 2A). Frühere Berichte bestätigten, dass diese Morphologie mit der Entwicklung eines vollständig geschichteten Epithels korreliert, wenn man sie in Querschnitt29 betrachtet. Wenn die Epithelschicht jedoch lückenhaft und diskontinuierlich erscheint (Abbildung 2B), ist der Vagina-Chip möglicherweise nicht für den Einsatz in Experimenten geeignet.
Abbildung 3 zeigt eine schematische Darstellung der Erzeugung des Vagina-Chips. Um die Funktionalität des Vagina-Chips zu validieren, wurden die Chips mit L. crispatus und G. vaginalis inokuliert, um ein gesundes bzw. dysbiotisches Vaginalmilieu zu modellieren. G. vaginalis ist das Bakterium, das hauptsächlich an der bakteriellen Vaginose beteiligt ist. Um zu überprüfen, ob sich gesunde und dysbiotische Bakterien auf den Vagina-Chips einnisten, wurde die Bakterienlast in den Vagina-Chips, die mit den verschiedenen Bakterienpopulationen geimpft wurden, quantifiziert, indem Kanalabwässer und verdaute Zellschichten auf selektiven bakteriellen Wachstumsmedien (De Man-Rogosa-Sharpe (MRS)-Agar für L. crispatus und Brucella-Blutagar (BBA) für G. vaginalis) (siehe Materialtabelle) und mit ähnlichen Kulturen unter Verwendung des Originalinokulums verglichen wurden. Kolonien von L. crispatus und G. vaginalis wurden innerhalb von 48 Stunden nach der Plattierung nachgewiesen (Abbildung 2C), was bestätigt, dass sowohl gesunde als auch dysbiotische Bakterien in die Vagina-Chips transplantiert wurden. Wenn jedoch Bakterienkolonien auf den Platten mit den Inokula beobachtet werden, aber nicht auf den Platten, die das Abwasser oder den Verdau nach der erforderlichen Inkubation enthalten, dann kann daraus geschlossen werden, dass sich die Bakterien nicht eingepflanzt haben.
Ein gesundes vaginales Milieu ist sauer, und eine Dysbiose führt zu einem Anstieg des vaginalen pH-Wertsvon 31. Dazu wurde auch der pH-Wert des Ablaufs des apikalen Epithelkanals des Vagina-Chips analysiert. Der pH-Wert von Vagina-Chips, die mit L. crispatus inokuliert wurden, war ähnlich wie der von nicht geimpften Kontrollchips, und wenn sie mit G. vaginalis co-kultiviert wurden, zeigten sie einen signifikant erhöhten pH-Wert (Abbildung 2D). Wenn festgestellt wird, dass der pH-Wert eines nicht infizierten Vagina-Chips hoch ist, deutet dies darauf hin, dass es ein Problem gibt und diese Chips nicht für Experimente verwendet werden sollten.
Der Entzündungszustand des Vaginalgewebes reagiert auch empfindlich auf die Zusammensetzung des vaginalen Mikrobioms, wobei ein dysbiotisches Mikrobiom die Entzündung stimuliert. Bei der Analyse der proinflammatorischen Zytokine im apikalen Kanal des Vagina-Chips 3 Tage nach der Inokulation mit L. crispatus oder G. vaginalis wurde in ähnlicher Weise festgestellt, dass die proinflammatorische Reaktion bei G. vaginalis höher war als bei nicht infizierten Chips und Chips, die mit L. crispatus geimpft wurden (Abbildung 2E). Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass der Vagina-Chip die menschliche vaginale Mikroumgebung sowohl im gesunden als auch im dysbiotischen Zustand genau nachahmt.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66486/66486fig01.jpg"> Abbildung 1: Ein Zweikanal-Chip und sein Pod. (A) Bild eines Zweikanal-PDMS-Chips, das seine Kanäle und Ports darstellt. (B) Bild einer Kapsel, die die Reservoirs und Öffnungen für apikale und basale Kanäle darstellt. (C) Schematische Darstellung des Querschnitts eines mit Mikroben infizierten Vagina-Chips. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66486/66486fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66486/66486fig02.jpg"> Abbildung 2: Der Vagina Chip ahmt gesunde und dysbiotische menschliche vaginale Mikroumgebungen nach. (A) Vaginale Epithelzellen im apikalen Kanal eines robusten Vagina Chips. Die Maßstabsleiste stellt 1 mm des Chips im oberen Bild und 500 μm im unteren Bild dar. (B) Vaginalepithelzellen im apikalen Kanal eines unzureichenden Vagina-Chips. Die Maßstabsleiste stellt 1 mm des Chips im oberen Bild und 500 μm im unteren Bild dar. (C) Transplantation von L. crispatus (LC) und G. vaginalis (GV) in den Vagina-Chip. (D) pH-Wert von Vagina-Chips nach 72-stündiger Inkubation mit L. crispatus (LC) und G. vaginalis (GV) im Vergleich zu nicht infizierten (Kontroll-)Vagina-Chips. (E) Proinflammatorische Reaktion von Vagina-Chips auf L. crispatus (LC) und G. vaginalis (GV) nach 72-stündiger Inkubation im Vergleich zu nicht infizierten (Kontroll-)Vagina-Chips. (C-E) Die Diagramme zeigen den Mittelwert ± SD für 4-6 Chips; *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001 im Vergleich zu Kontroll-Vagina-Chips; Jedes (●) steht für Daten von 1 Chip. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66486/66486fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66486/66486fig03.jpg"> Abbildung 3: Schematische Darstellung des Protokolls zur Erzeugung des Vagina Chips. Schematische Darstellung der Schritte bei der Aussaat der Zellen und der Generierung des Vagina-Chips. HVECs - Menschliche vaginale Epithelzellen; HUFs - Humane Uterusfibroblasten; VEM - Vaginales Epithelmedium; FM - Fibroblasten-Medien; DM - Differenzierungsmedium; PS - Penicillin-Streptomycin. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66486/66486fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

In diesem Artikel wird ein Protokoll zur Erstellung eines mikrofluidischen Vagina-on-a-Chip-Kulturgeräts (Vagina Chip) beschrieben, das die Untersuchung der Interaktionen des menschlichen Wirts mit einem lebenden vaginalen Mikrobiom unter mikroaerophilen Bedingungen ermöglicht. Dieser Chip kann sowohl als Werkzeug zur Erforschung von Vaginalerkrankungen als auch zur Entwicklung und Erprobung möglicher therapeutischer Gegenmaßnahmen eingesetzt werden.

Modellierung gesunder und dysbiotischer vaginaler Mikroumgebungen in einer menschlichen Vagina-on-a-Chip

Women's health, and particularly diseases of the female reproductive tract (FRT), have not received the attention they deserve, even though an unhealthy ...

Wir haben erfolgreich einen humanen Vagina-Chip entwickelt, der die spontane Differenzierung von plattenepithelialem geschichtetem Vaginalepithel unterstützt, eine starke Barriere bildet, auf Hormone reagiert und ein Mikrobiom erzeugt, das Sauerstoffgradienten unterstützt. 2D- und Organoidkulturen werden derzeit zur Untersuchung der vaginalen Dysbiose verwendet, aber sie sind aufgrund ihrer statischen Natur nicht in der Lage, die physiologischen Komplexitäten der vaginalen Mikroumgebung nachzuahmen. Auch Tiermodelle können nicht die gleichen hormonellen Veränderungen modellieren, die im menschlichen Menstruationszyklus vorhanden sind, und das vaginale Mikrobiom unterscheidet sich zwischen Tierarten und Menschen.Wir wollten untersuchen, ob die Organchip-Technologie zur Entwicklung eines präklinischen Modells für menschliche Vagina-Mikrobiom-Interaktionen verwendet werden kann, das möglicherweise für die Entdeckung und Bewertung potenzieller Mikrobiom-basierter Therapeutika verwendet werden könnte. Der Vagina-Chip ermöglicht einen dynamischen Flüssigkeitsfluss durch das vaginale Epithel und das Stroma, was die Co-Kultivierung mit vaginalen mikrobiellen Konsortien verlängert und eine physiologisch relevante Mikroumgebung aufrechterhält. Die menschliche Vagina-on-a-Chip ist ein spannendes Werkzeug, mit dem verschiedene Erkrankungen des weiblichen Fortpflanzungstrakts untersucht und neue Biotherapeutika validiert werden können.

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Die Züchtung und Anwendungen von Rotating Wand Schiff Bioreaktor Abgeleitet 3D Epithelzellen Models

Quelle: Morrill, S. R., et al. Modelle der vaginalen Besiedlung von Mäusen durch anaerob gewachsene Bakterien. J. Vis. Exp. (2022)Dieses Video zeigt ein Protokoll zur Modellierung der vaginalen Besiedlung bei Mäusen mit antibiotikaresistenten anaeroben Bakterien. Sie beginnt mit einer Hormonbehandlung, um die epitheliale Anfälligkeit zu erhöhen, gefolgt von der vaginalen Inokulation und der Co-Inokulation unter anaeroben Bedingungen. Das Verfahren schließt mit einer Probenahme nach der...

Modellierung der vaginalen Besiedlung von Mäusen durch anaerobe Bakterien

Wir beschreiben ein in vitro - Protokoll zur Zusammenarbeit Kultur gut microbiome und Darmzotten für einen längeren Zeitraum einen menschlichen Darm-on-a-Chip - microphysiological System.

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neuroHuMiX ist ein fortschrittliches Gut-on-a-Chip-Modell zur Untersuchung der Interaktionen von bakteriellen, epithelialen und neuronalen Zellen unter proximalen und repräsentativen Co-Kulturbedingungen. Dieses Modell ermöglicht es, die molekularen Mechanismen zu entschlüsseln, die der Kommunikation zwischen dem Darmmikrobiom und dem Nervensystem zugrunde liegen.

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Dieses Protokoll beschreibt ein in vitro Modell der nekrotisierenden Enterokolitis (NEC), das für mechanistische Studien zur Krankheitspathogenese verwendet werden kann. Es verfügt über einen mikrofluidischen Chip, der mit Darmenteroiden besät ist, die aus dem menschlichen Neugeborenendarm, Endothelzellen und dem Darmmikrobiom eines Neugeborenen mit schwerem NEC stammen.

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Unser detailliertes Protokoll beschreibt die Erstellung und Verwendung des fortschrittlichen Darm-on-Chip-Modells, das die menschliche Darmschleimhaut mit 3D-Strukturen und verschiedenen Zelltypen simuliert und eine eingehende Analyse von Immunantworten und zellulären Funktionen als Reaktion auf mikrobielle Besiedlung ermöglicht.

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Erfahren Sie die Entwicklung eines Vagina-on-a-Chip zur Modellierung gesunder und dysbiotischer vaginaler Mikroumgebungen. Diese mikrofluidische Technologie ermöglicht die Untersuchung von Mikrobiom-Interaktionen unter physiologischen Bedingungen.

Modellierung gesunder und dysbiotischer vaginaler Mikroumgebungen in einer menschlichen Vagina-on-a-Chip

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