Generación de un sistema de cultivo monocapa bidimensional derivado de enteroide primario bovino para aplicaciones en investigación biomédica traslacional
5 de abril de 2024
Los enteroides están emergiendo como un modelo novedoso para estudiar la fisiología y la fisiopatología de los tejidos, el desarrollo de fármacos y la medicina regenerativa. Aquí, describimos un sistema de cultivo derivado de enteroides 2D de células primarias bovinas que permite el cocultivo con tipos de células de tejido relevantes. Este modelo ofrece una ventaja traslacional para el modelado de la investigación gastrointestinal.
Nuestro laboratorio se centra en examinar las interacciones huésped-patógeno y la dinámica de las células inmunitarias que se producen después de la infección. Mediante el uso de un modelo robusto de cultivo celular, esperamos reflejar más de cerca las complejas interacciones que ocurren in vivo a nivel tisular. Parte de la literatura publicada que describe la intergeneración en el ganado bovino carece de los detalles necesarios para que el protocolo sea fácilmente reproducible, lo que dificulta su aplicación por parte de investigadores sin experiencia.
El beneficio de nuestro modelo es que proporcionamos un protocolo extremadamente detallado que puede ser utilizado con éxito por investigadores novatos. La creación de la monocapa Transwell permite el cocultivo con células inmunitarias, lo que revela información sobre la interacción entre los tejidos y los patógenos, al tiempo que mantiene una organización similar in vivo. Este modelo versátil es valioso para estudiar numerosas enfermedades del ganado con una complejidad que va más allá de los modelos unicelulares.
Nuestro laboratorio empleará este modelo para investigar los factores inmunitarios que influyen en la susceptibilidad a la infección por Cryptosporidium. Facilitará la comparación entre el ganado adulto y los terneros, al tiempo que preserva la arquitectura de los tejidos en el microambiente de las células inmunitarias. Los hallazgos de este trabajo tienen un potencial traslacional directo para la salud humana.
Visión general
Este estudio presenta un sistema de cultivo derivado de enteroide 2D de células primarias bovinas para investigar la fisiología y fisiopatología del tejido gastrointestinal. El modelo permite la co-cultivo con tipos celulares de tejido relevantes, mejorando la investigación traslacional en enfermedades gastrointestinales.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Biología celular
- Gastroenterología
Antecedentes
- Los enteroide son un modelo novedoso para estudiar interacciones de tejidos.
- La literatura existente carece de protocolos reproducibles para investigadores novatos.
- El modelo tiene como objetivo reflejar las condiciones in vivo de manera más cercana.
- Aborda la complejidad de las interacciones huésped-patógeno en el ganado.
Propósito del estudio
- Desarrollar un protocolo detallado para crear un modelo de cultivo celular robusto.
- Investigar factores inmunes que influyen en la susceptibilidad a la infección por Cryptosporidium.
- Facilitar comparaciones entre ganado adulto y terneros.
Métodos utilizados
- Creación de monocapas Transwell para co-cultivo con células inmunes.
- Protocolo detallado paso a paso para cultivo y disociación de enteroide.
- Medición de resistencia eléctrica transepitelial (TEER).
- Inmunohistoquímica para identificar diferentes linajes celulares en enteroide.
Resultados principales
- Los enteroide maduros se observaron al séptimo día con estructuras definidas.
- Las mediciones de TEER indicaron una barrera epitelial estable.
- La inmunohistología confirmó la presencia de células enteroendocrinas y Paneth.
- Se lograron monocapas 2D confluentes en menos de una semana.
Conclusiones
- El modelo desarrollado es valioso para estudiar enfermedades complejas del ganado.
- Proporciona información sobre las interacciones tejido-patógeno.
- Los hallazgos tienen posibles implicaciones traslativas para la salud humana.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
Establishing a bovine primary enteroid-derived 2D monolayer system addresses the need for physiologically relevant, reproducible in vitro models in early discovery and translational research. This platform enables direct access to the intestinal lumen and supports co-culture with immune cells, facilitating mechanistic de-risking and predictive confidence in host-pathogen and drug response studies. Its reproducibility and scalability position it as a reusable asset for portfolio-wide gastrointestinal research and preclinical model development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of host-pathogen interactions in a tissue-relevant context.
- Supports functional validation of immune and epithelial cell responses.
- Facilitates mechanistic de-risking by preserving in vivo-like architecture.
- Provides a platform for comparative studies across developmental stages or disease states.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, reproducible monolayers suitable for quantitative readouts.
- Allows for direct measurement of barrier integrity via TEER and cytokine secretion.
- Supports assay scalability and cross-laboratory reproducibility for compound evaluation.
- Enables co-culture with immune cells for multi-parametric screening.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant systems for translational biomarker exploration.
- Bridges discovery and preclinical validation by modeling complex tissue interactions.
- Reduces translational risk by mirroring in vivo immune and epithelial dynamics.
- Supports risk-adjusted advancement decisions for gastrointestinal targets.
Pipeline & Workflow Integration
This 2D monolayer system integrates from early discovery through preclinical research, enabling hypothesis testing, assay development, and translational studies in gastrointestinal biology.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven interrogation of epithelial and immune cell interactions.
- Screening: Provides reproducible, quantitative outputs such as TEER and cytokine profiles.
- Analytics: Enables direct comparison of barrier function and immune responses across conditions.
- Translational Research: Facilitates alignment with disease models and biomarker strategies.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, scalable platform for diverse gastrointestinal research needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in gastrointestinal research.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability across teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by enabling robust early-stage validation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of gastrointestinal programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in primary cell isolation and organoid culture techniques.
- Needs access to specialized instrumentation for TEER measurement and confocal imaging.
- Demands cross-team standardization for reproducibility and data comparability.
- Adaptable to other species or disease models with protocol optimization.
- Limitations include the need for careful handling to maintain monolayer integrity and differentiation.
