Name: Organotypische Gewebemodellsysteme zur Untersuchung von Wirt-Erreger-Interaktionen in vitro (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-03-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 41 s
Description: Erfahren Sie organotypische Gewebemodelle zur Untersuchung von Wirt-Erreger-Interaktionen mit oralem Epithel und Biofilm-Mikroorganismen. Diese Methode ermöglicht die Analyse entzündlicher Biomarker wie CCL2, CXCL1 und IL8.

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<table><tbody><tr><td>13 mm Hydroxylapatit (HA) Scheiben</td><td>Plasma Biotal Limited</td><td>n/a (auf Bestellung)</td><td>Substrat für die Bildung von oralen Biofilmen, das die Zahnoberfläche nachahmt</td></tr><tr><td>19 G Nadel (40 mm)&nbsp;</td><td>VWR</td><td>613-2028</td><td>Wird verwendet, um bei der Entfernung von HA-Scheiben von Platten zu helfen und Gewebe aus Einsätzen von Einsätzen:</td></tr><tr><td>24 gut TC-behandelte Mikrotiterplatten mit flachem Boden und Deckeln&nbsp;</td><td>Wissenschaftliches Laborzubehör</td><td>3524 (Packung à 100)</td><td>Platten für die Kultivierung von Biofilmen und Gewebe-Co-Kulturexperimenten</td></tr><tr><td>Säuregewaschene Glasperlen (425-600 &mu; m)</td><td>Merck: Sigma-Aldrich</td><td>G8772</td><td>Für die Gewebelyse zur Verbesserung der Ausbeute bei der RNA-Extraktion&nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td>Actinomyces naeslundii DSM 17233&nbsp;</td><td>Leibniz-Institut DSMZ</td><td>n/a</td><td>Einer der Mikroorganismen, die für das komplexe Biofilmmodell</td></tr><tr><td>Bead Mill 24 Homogenizer (oder gleichwertig) verwendet werden&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>15-340-163</td><td>Für die Gewebelyse zur Verbesserung der Ausbeute bei der RNA-Extraktion&nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td>Bijouxe&nbsp; (7 ml)</td><td>Greiner Bio-One</td><td>189170 (700 pro Beutel)</td><td>Wird für die Biofilmbeschallung verwendet&nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td>cDNA-Synthesekit (hohe Kapazität)</td><td>Thermo Fisher</td><td>Scientific 4368814 (für 200 Reaktionen)</td><td>cDNA-Synthese aus Gewebe-RNA-Columbia-Blutagar</td></tr><tr><td>(CBA)-Basis&nbsp;</td><td>Thermo Fisher</td><td>Scientific CM0331B (für 500 Gramm)</td><td>Zur Vorbereitung von CBA-Platten für die Kultivierung aerober Mikroorganismen</td></tr><tr><td>Defibriniertes Pferdeblut</td><td>E& O Laboratories</td><td>DHB</td><td>Zur Ergänzung von CBA- und FAA-Platten zur Kultivierung von aeroben und anaeroben Mikroorganismen</td></tr><tr><td>Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (dPBS: ohne CaCl2 und MgCl2)</td><td>Merck: Sigma-Aldrich</td><td>DB537</td><td>dPBS für die Zellco-Kultur mit Biofilm-Sonicat</td></tr><tr><td>Fusobacterium nucleatum ATCC 10953</td><td>American Type Culture Collection</td><td>n/a</td><td>Einer der Mikroorganismen, die für das komplexe Biofilmmodell</td></tr><tr><td>Fusobacterium nucleatum subspecies (subspp.) verwendet werden, vincentii DSM 19507</td><td>Leibniz-Institut DSMZ</td><td>n/a</td><td>Einer der Mikroorganismen, die für das komplexe Biofilmmodell</td></tr><tr><td>verwendet werden GraphPad Prism (Version 10)</td><td>GraphPad Software, Inc</td><td>n/a</td><td>Für die Erstellung von Graphen und Datenanalysen&nbsp;</td></tr><tr><td>IL-8 ELISA-Kit für den Menschen (unbeschichtetes ELISA-Kit mit Platten)</td><td>Thermo Fisher Scientific (Invitrogen)</td><td>88-8086-86 (für 10 x 96 Tests)</td><td>ELISA-Kit und Platten für die Proteinbewertung von verbrauchten Gewebemedien</td></tr><tr><td>Orales Epithel (HOE) beim Menschen...</td><td>Episkin</td><td>n/a (made to order)</td><td>Das Epithelgewebe, das für das Co-Kultur-Modellsystem verwendet</td></tr><tr><td>wird Impfschleifen (Einweg, 10 & Mikro; L oder gleichwertig)&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>12870155 (Packung mit 1000 Stück)</td><td>Für mikrobiologische Kulturen in festen und flüssigen Medien</td></tr><tr><td>MicroAmp Fast Reaction 96-Well-qPCR-Platten (0,1 mL)&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>4346907 (für 10 Platten)</td><td>Für die qPCR-Genexpressionsprofilierung von Gewebe</td></tr><tr><td>Mikrobank-Kügelchen</td><td>Pro-Lab Diagnostics</td><td>PL.170</td><td>Lagerung und Cyrokonservierung von Mikroorganismen&nbsp;</td></tr><tr><td>Nukleasefreies Wasser</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>AM9935 (10 x 1,5 mL)</td><td>RT-PCR-Wasser für qPCR-Experimente&nbsp;</td></tr><tr><td>Petrischalen (90 mm)</td><td>Fisher Scientific (Sterilin)&nbsp;</td><td>11309283 (Packung mit 500 Stück)</td><td>Zur Herstellung von Agarplatten für die mikrobielle</td></tr><tr><td>Kultur Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)</td><td>Thermo Fisher Scientific&nbsp;</td><td>18912014 (Packung mit 100 Tabletten)</td><td>PBS für die Standardisierung von Mikroorganismen und die Waschschritte von Biofilmen</td></tr><tr><td>Rneasy Mini-Kit</td><td>Qiagen</td><td>74106 (für 250 Reaktionen)</td><td>Säulenbasiertes RNA-Extraktionskit für Gewebe&nbsp;</td></tr><tr><td>Roswell Park Memorial Institute 1640 medium</td><td>Merck: Sigma-Aldrich</td><td>R7755-10L (für 10 L)&nbsp;</td><td>Medien für die Biofilmkultur&nbsp;</td></tr><tr><td>RT2-Profiler-Array</td><td>Qiagen</td><td>330171 (kundenspezifisch)</td><td>qPCR-Array mit vorgefertigten Primern für die Erstellung von Genexpressionsprofilen</td></tr><tr><td>Schaedler anaerobe Agar-Basis</td><td>Merck: Sigma-Aldrich (Millipore)</td><td>91019 (für 500 g)</td><td>Zur Herstellung von anspruchsvollen anaeroben Agarplatten</td></tr><tr><td>Schaedler anaerobe Brühe</td><td>Thermo Fisher Scientific&nbsp;</td><td>CM0497B (für 500 g)</td><td>Flüssigmedium für das Wachstum von anaeroben Mikroorganismen</td></tr><tr><td>Beadbug O-Ring-Tube mit Schraubverschluss&nbsp;</td><td>Wissenschaftliches Laborzubehör</td><td>Z763837-1000EA (Packung mit 1000 Stück)</td><td>Zur Verwendung in einem Homogenisator der Bead Mill 24, zur Lyse</td></tr> von <tr><td>Gewebe Beschallungsbad</td><td>Fisher Scientific (Fisherbrand)</td><td>n/a</td><td>Für die Beschallung von Biofilmen aus HA-Scheiben&nbsp;</td></tr><tr><td>Streptococcus intermedius DSM 20753&nbsp;</td><td>Leibniz-Institut DSMZ</td><td>n/a</td><td>Einer der Mikroorganismen, die für das komplexe Biofilmmodell</td></tr><tr><td>Streptococcus mitis verwendet werden NCTC 12261</td><td>National Collection of Type Cultures</td><td>n/a</td><td>Einer der Mikroorganismen, die für das komplexe Biofilmmodell</td></tr><tr><td>Streptococcus oralis NTCC 11427</td> verwendet werden;<td>National Collection of Type Cultures</td><td>n/a</td><td>Einer der verwendeten Mikroorganismen für das komplexe Biofilmmodell</td></tr><tr><td>SYBR-green (qPCRBIO SyGreen Mix Hi-ROX)</td><td>PCR Biosystems</td><td>PB20.12</td><td>SYBR-green mix für qPCR&nbsp;</td></tr><tr><td>Todd Hewitt Bouillon</td><td>Merck: Sigma-Aldrich</td><td>T1438&nbsp;</td><td>Medien für die Biofilmkultur&nbsp;</td></tr><tr><td>Trypton-Sojabrühe (TSB) Medium</td><td>Merck: Sigma-Aldrich</td><td>22092 (für 500 g)</td><td>Flüssiges Medium für die Züchtung aerober Mikroorganismen</td></tr><tr><td>Pinzette (150 mm, Edelstahl, gezahnt)</td><td>RS-Pro&nbsp;</td><td>545-187</td><td>Zum Bewegen von HA-Scheiben und Gewebeeinlagen/Gewebeextrakten</td></tr><tr><td>Universalschläuche (30 ml)</td><td>Greiner Bio-One</td><td>201150 (400 pro Beutel)</td><td>Gefäße zur Kultivierung von Mikroorganismen in Flüssigkultur&nbsp;</td></tr><tr><td>Veillonella dispar NCTC 11831</td><td>National Collection of Type Cultures</td><td>n/a'Einer</td> <td>der Mikroorganismen, die für das komplexe Biofilmmodell verwendet</td></tr> werden<tr><td>&beta;-Metakapthoethanol</td><td>Merck: Sigma-Aldrich</td><td>M3148</td><td>RNase-Deaktivierung in Gewebeproben</td></tr></tbody></table>

organotypische gewebemodellsysteme zur untersuchung von wirt-erreger-interaktionen in vitro

Organotypic Tissue Model Systems for Investigating Host-Pathogen Interactions In Vitro

In diesem Experiment wurde die HOE einem 7-Spezies-Biofilm-Ultraschallat ausgesetzt, das Organismen enthielt, die für die Verschiebung von der Mundgesundheit zur Entzündung des Zahnfleisches (bekannt als Gingivitis) repräsentativ sind. Diese Krankheit entsteht durch eine Entzündung des Zahnfleisch- oder Mundepithelgewebes aufgrund mikrobieller Störungen durch Zahnbelagbildung auf der Zahnoberfläche. Nach der Stimulation werden Gewebe und verbrauchte Medien für transkriptionelle und proteomische Analysen verwendet, wie oben diskutiert. Für dieses Experiment wurde die Genexpression einer Reihe von Entzündungsbiomarkern im Gewebe nach der Stimulation mit Biofilm-Sonicat nachgewiesen (Abbildung 2). Dies wurde durch die Verwendung eines speziell angefertigten RT2 PCR-Profiler-Arrays mit 16 verschiedenen Genen erreicht, und die Genexpression wurde als Faltenänderung im Vergleich zu unstimuliertem Gewebe nach Normalisierung auf das Housekeeping-Gen GAPDH gezeigt. Die mikrobielle Stimulation erhöhte die Expression aller Gene mit Ausnahme von CXCL5, wobei statistische Unterschiede für NFKB, CCL2, CXCL1, CXCL3, CSF2, CSF3, TNF, IL1A, IL1B und TLR4 zu beobachten waren (Abbildung 2A). Die größte Faltungsänderung wurde für CCL2, CXCL1 und CSF3 mit einem Anstieg von 16,9, 10,3 bzw. 15,1 beobachtet (Abbildung 2B).
Verbrauchte HOE-Medien wurden für proteomische Analysen verwendet, um Proteine zu erkennen, die vom Gewebe nach der Stimulation produziert und freigesetzt werden. Dies ist nützlich, um festzustellen, ob die Genexpression mit der Proteinproduktion korreliert. Zu diesem Zweck wurden die IL8-Genexpression und die IL-8-Proteinfreisetzung in Kontrollgewebe und Biofilm-sonicat-stimuliertem Gewebe untersucht (Abbildung 3). Die Genexpression wurde mittels SYBR-green-basierter qPCR mit Primern für IL8 und GAPDH wie zuvor beschrieben bestimmt3. Die IL8-mRNA-Expression in HOE war nach Stimulation mit Biofilm-Sonicat um das 8,67-fache erhöht (Abbildung 3A). Auf Proteinebene wurden die IL-8-Spiegel mit einem IL-8-ELISA-Kit quantifiziert. Die Konzentration von IL-8 in verbrauchten Medien wurde von ~1,005 ng/ml im Kontrollgewebe auf ~4,245 ng/ml in Biofilm-sonicat-stimuliertem Gewebe erhöht (Abbildung 3B).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67487/67487fig01.jpg"> 
Abbildung 1: Unterschiedliche Anwendungen für organotypische Gewebe-Co-Kulturmodelle. Standardisierte Suspensionen von Mikroorganismen werden direkt auf das Gewebe aufgebracht, um Spezies-Wirt-Interaktionen zu untersuchen (A). Diese werden häufig zur Beurteilung der mikrobiellen Besiedlung über einen kurzen Zeitraum (z. B. &lt;24 h) verwendet. Komplexe Biofilme werden beschallt, um die Auswirkungen von dispergierten Zellen oder Biofilmaggregaten auf das Gewebe zu untersuchen (B). Dies ist wichtig, da bereits gezeigt wurde, dass solche Zellen im Vergleich zu Plankton- oder Biofilm-Gegenstücken einzigartige Phänotypen aufweisen. Zu diesem Zweck können intakte Biofilme mit zusätzlichen kleineren Inserts direkt in das Gewebe eingebracht werden, um eine benachbarte Exposition mit dem Wirt (C) zu erzeugen. Schließlich werden planktonische Zellen in geeigneten Nährmedien in das Gewebe gegeben, um die mikrobielle Besiedlung, die Biofilmbildung und die Wachstumsdynamik auf dem Gewebe zu beurteilen (D). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67487/67487fig01large.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/67487/67487fig02.jpg"> 
Abbildung 2: Genexpression von HOE-Gewebe nach Stimulation mit 7-Spezies-Biofilm-Sonicat. mRNA-Expressionsfaltenänderung von insgesamt 15 Entzündungsgenen, die auf das Housekeeping-Gen, GAPDH , normalisiert wurden, in kontrollierten, nicht stimulierten Proben und solchen, die 100 μL 7-Spezies-Biofilm-Sonicat (A) ausgesetzt waren. Die drei Gene (CCL2, CXCL1, CSF3) mit den höchsten Veränderungen in der mRNA-Expression sind in (B) dargestellt. Die statistischen Analysen wurden unter Verwendung eines parametrischen ungepaarten T-Tests durchgeführt, wobei signifikante Änderungen als *p &lt; 0,05, **p &lt; 0,01 bzw. ***p &lt; 0,001 dargestellt wurden. Die Daten wurden mit Hilfe von Statistik- und Grafiksoftware grafisch dargestellt und analysiert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67487/67487fig02large.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/67487/67487fig03.jpg"> 
Abbildung 3: IL8-Genexpression und IL-8-Proteinspiegel, die vom HOE-Gewebe produziert werden. mRNA-Expressionsfaltenänderung: Veränderung von IL8 in HOE-Gewebe, bestimmt durch SYBR-grün-basierte qPCR (A) und IL-8-Proteinspiegel, quantifiziert aus verbrauchten Gewebemedien unter Verwendung der ELISA-Methodik (B). Die statistischen Analysen wurden unter Verwendung eines parametrischen ungepaarten T-Tests durchgeführt, wobei signifikante Änderungen als *p &lt; 0,05 bzw. ****p &lt; 0,0001 dargestellt wurden. Die Daten wurden mit Hilfe von Statistik- und Grafiksoftware grafisch dargestellt und analysiert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67487/67487fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

Organotypische Gewebemodellsysteme zur Untersuchung von Wirt-Erreger-Interaktionen in vitro

Recapitulating the host-pathogen interface at the epithelial or mucosal barrier in vitro remains a challenging prospect for infection biologists. While ...

organotypic-tissue-model-systems-for-investigating-host-pathogen

Research

Forschung

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie und Infektion

Source: Alshehri, M. et. al., Organotypic Tissue Model Systems for Investigating Host-Pathogen Interactions In Vitro. J. Vis. Exp. (2025)This video demonstrates a co-culture model using multi-species oral biofilms and human oral epithelium. It highlights epithelial immune activation and enables the downstream analysis of host-pathogen interaction.

A Transwell Tissue Model for Studying Interactions Between Human Oral Biofilms and Epithelium

In diesem Video beschreiben wir die Methodik für den Aufbau eines ex vivo Darmorgankultursystems, um die Wechselwirkungen zwischen Darmgewebefragmenten von Mäusen und spezifischen Darmbakterien zu untersuchen. Die Vorrichtung besteht aus zwei Paaren von Eingangs-Ausgangs-Anschlüssen, wobei das erste das Darmgewebelumen verbindet und die spezifische Bakteriensuspension in dieses zuführt, und das zweite kontinuierlich Medien zu den Vertiefungen  der Vorrichtung zuführt, um die Lebensfähigkeit des...

Ein ex vivo Darmorgankultursystem zur Untersuchung von Wirt-Mikrobiota-Interaktionen

Während in vitro Studien von Wirt-Erreger-Interaktionen die Charakterisierung spezifischer Immunantworten ermöglichen, sind in vivo Modelle erforderlich, um die Auswirkungen komplexer Reaktionen zu beobachten. Unter Verwendung der Exposition von Candida albicans, gefolgt von einer Pseudomonas aeruginosa-vermittelten Lungeninfektion, etablierten wir ein Mausmodell für mikrobielle Interaktionen, die an der Pathogenität der beatmungsassoziierten Pneumonie beteiligt sind.

Studieren Mikrobielle Gemeinschaften<em&gt; In-vivo-</em&gt;: Ein Modell von Host-vermittelte Interaktion zwischen<em&gt; Candida albicans</em&gt; Und<em&gt; Pseudomonas aeruginosa</em&gt; In den Atemwegen

Die ex vivo Organkultur ermöglicht die Untersuchung biologischer Prozesse im Kontext der intakten Gewebearchitektur. Hier stellen wir eine Methode der ex vivo-Kultur des Dickdarms der Maus vor, die zur Untersuchung der angeborenen Immunität und der antimikrobiellen Wirtsabwehr im Darm verwendet werden kann.

Das<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Colon Organ Culture und seine Verwendung in Antimicrobial-Host Defense Studies

Darm-Host-Mikroben-Interaktionen wurden bewertet, mit einem neuartigen Ansatz kombiniert eine synthetische mündliche Gemeinschaft, in-vitro- Magen-Darm-Verdauung und ein Modell der Dünndarm Epithel. Wir präsentieren Ihnen eine Methode, die auszuwertende ZELLINVASION von Krankheitserregern und Multi-Spezies-Biofilmen oder sogar probiotischen Formulierungen Überlebensfähigkeit getestet angepasst werden kann.

Beurteilung der Lebensfähigkeit eines synthetischen bakterielle Konsortiums auf der In-vitro- Darm Host-Mikrobe Oberfläche

Wir beschreiben beide in vitro und in vivo Infektion-Assays, die verwendet werden können, um die Aktivitäten des Host-Codierung Faktoren zu analysieren.

Verwenden eine bakterielle Erreger, Sonde für zelluläre und organismische Ebene Host Antworten

Dieser Artikel stellt eine einzigartige Methode zur Analyse von Wirt-Mikrobiom-Interaktionen unter Verwendung eines neuartigen Darmorgankultursystems für Ex-vivo-Experimente vor.

Ein intestinales Darmorgankultursystem zur Analyse von Wirt-Mikrobiota-Interaktionen

Hier beschreiben wir die Konstruktion eines grundlegenden dreidimensionalen (3D) intestinalen Zelllinienmodellsystems und eines Paraffin-Einbettungsprotokolls für die lichtmikroskopische Bewertung von fixierten intestinalen Äquivalenten. Die Färbung ausgewählter Proteine ermöglicht die Analyse mehrerer visueller Parameter aus einem einzigen Experiment für den potenziellen Einsatz in präklinischen Wirkstoff-Screening-Studien.

Grundlegendes dreidimensionales (3D) Darmmodellsystem mit einer Immunkomponente

Enteroide entwickeln sich zu einem neuen Modell für die Untersuchung der Gewebephysiologie und Pathophysiologie, der Arzneimittelentwicklung und der regenerativen Medizin. Hier beschreiben wir ein bovines primäres 2D-enteroides Kultursystem, das eine Co-Kultivierung mit relevanten Gewebezelltypen ermöglicht. Dieses Modell bietet einen translationalen Vorteil für die gastrointestinale Forschungsmodellierung.

Generierung eines bovinen primären enteroiden zweidimensionalen Monolayer-Kultursystems für Anwendungen in der translationalen biomedizinischen Forschung

Dieses Protokoll beschreibt die Erzeugung eines auf Maus basierenden Prostataorganoidenmodells, das in 2D gezüchtet wurde. Dazu gehören Organoid-Dissoziation, Zellaussaatung, Differenzierung, Bewertung der Epithelintegrität und In-vitro-Infektionen mit uropathogenen Escherichia coli. Das Modell bietet apikale Zugänglichkeit und eignet sich für die Untersuchung von Wirts-Pathogen-Interaktionen, wodurch die Einschränkungen traditioneller 3D-Organoidsysteme überwunden werden.

Erstellung eines auf Prostataorganoiden basierenden Mausmodells zur Untersuchung von Wirts-Pathogen-Interaktionen

Die Studie präsentiert eine Methode zur in-vitro-Untersuchung bakterieller Infektionen unter Verwendung von Gewebestammzell-abgeleiteten Intestinalorganoiden. Das Protokoll beschreibt, wie man Organoide in zwei Dimensionen kultiviert und differenziert, sie mit adhärent-invasiven Escherichia coli infiziert und wichtige Werte bewertet, darunter das Durchbrechen der Epithelbarriere, die Bildgebung der Infektion und die Antwort der epithelialen RNA.

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Erfahren Sie organotypische Gewebemodelle zur Untersuchung von Wirt-Erreger-Interaktionen mit oralem Epithel und Biofilm-Mikroorganismen. Diese Methode ermöglicht die Analyse entzündlicher Biomarker wie CCL2, CXCL1 und IL8.

Organotypische Gewebemodellsysteme zur Untersuchung von Wirt-Erreger-Interaktionen in vitro

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