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.
Descripción general
Este estudio presenta un sistema de cultivo primario bovino en 2D derivado de enteroides para investigar la fisiología y la fisiopatología del tejido gastrointestinal. El modelo permite el cultivo conjunto con tipos celulares tisulares relevantes, mejorando así la investigación traslacional en enfermedades gastrointestinales.
Componentes Principales del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Biología celular
- Gastroenterología
Antecedentes
- Los enteroides son un modelo novedoso para estudiar las interacciones tisulares.
- La literatura existente carece de protocolos reproducibles para investigadores novatos.
- El modelo pretende reflejar con mayor precisión las condiciones in vivo.
- Aborda la complejidad de las interacciones huésped-patógeno en el ganado.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un protocolo detallado para crear un modelo robusto de cultivo celular.
- Investigar los factores inmunitarios que influyen en la susceptibilidad a la infección por Cryptosporidium.
- Facilitar comparaciones entre bovinos adultos y terneros.
Métodos Utilizados
- Creación de monocapas en Transwell para co-cultivo con células inmunitarias.
- Protocolo detallado paso a paso para el cultivo y disociación de enteroides.
- Medición de la resistencia eléctrica transepitelial (TEER).
- Inmunotinción para identificar diferentes linajes celulares en enteroides.
Resultados Principales
- Los enteroides maduros fueron observados al día 7 con estructuras definidas.
- Las mediciones de TEER indicaron una barrera epitelial estable.
- La inmunotinción confirmó la presencia de células enteroendocrinas y de Paneth.
- Se lograron monocapas bidimensionales confluentes en menos de una semana.
Conclusiones
- El modelo desarrollado es valioso para estudiar enfermedades complejas del ganado.
- Proporciona información sobre las interacciones entre tejidos y patógenos.
- Los hallazgos tienen implicaciones traslacionales potenciales para la salud humana.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El establecimiento de un sistema de monocapa bidimensional derivado de enteroides primarios bovinos aborda la necesidad de modelos in vitro fisiológicamente relevantes y reproducibles en la investigación básica y traslacional. Esta plataforma permite el acceso directo a la luz intestinal y soporta el cultivo conjunto con células inmunitarias, facilitando el análisis mecanicista para reducir riesgos y aumentar la confiabilidad predictiva en estudios de respuesta huésped-patógeno y farmacológica. Su reproducibilidad y escalabilidad lo posicionan como un recurso reutilizable para la investigación gastrointestinal y el desarrollo de modelos preclínicos en toda la cartera de proyectos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite el estudio de las interacciones entre huésped y patógeno en un contexto relevante para el tejido.
- Apoya la validación funcional de las respuestas de las células inmunitarias y epiteliales.
- Facilita la reducción de riesgos mecanicistas al mantener una arquitectura similar a la in vivo.
- Proporciona una plataforma para estudios comparativos a lo largo de diferentes etapas del desarrollo o estados patológicos.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Proporciona monocapas estandarizados y reproducibles, adecuados para lecturas cuantitativas.
- Permite la medición directa de la integridad de la barrera mediante la resistencia eléctrica transepitelial (TEER) y la secreción de citocinas.
- Facilita la escalabilidad del ensayo y la reproducibilidad entre laboratorios para la evaluación de compuestos.
- Posibilita el cultivo conjunto con células inmunitarias para cribados multiparamétricos.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Se alinea con sistemas relevantes para la enfermedad en la exploración traslacional de biomarcadores.
- Conecta el descubrimiento y la validación preclínica mediante la modelización de interacciones tisulares complejas.
- Reduce el riesgo traslacional al reflejar la dinámica inmunitaria y epitelial in vivo.
- Apoya decisiones de avance ajustadas al riesgo para dianas gastrointestinales.
Integración de la Secuencia y Flujo de Trabajo
Este sistema de monocapa 2D integra desde el descubrimiento temprano hasta la investigación preclínica, permitiendo la comprobación de hipótesis, el desarrollo de ensayos y estudios traslacionales en biología gastrointestinal.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la investigación basada en hipótesis de las interacciones entre células epiteliales e inmunitarias.
- Selección: Proporciona resultados cuantitativos y reproducibles, como la resistencia eléctrica transepitelial (TEER) y los perfiles de citocinas.
- Análisis: Permite la comparación directa de la función de barrera y las respuestas inmunitarias entre diferentes condiciones.
- Investigación Traducional: Facilita la alineación con modelos de enfermedades y estrategias de biomarcadores.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma estandarizada y escalable para diversas necesidades de investigación gastrointestinal.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la investigación gastrointestinal.
- Valor operativo: Mejora la reproducibilidad, la estandarización y la escalabilidad entre equipos.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción y la eficiencia del capital al permitir una validación robusta en etapas tempranas.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización ajustada al riesgo y el avance de programas gastrointestinales.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en técnicas de aislamiento de células primarias y cultivo de organoides.
- Necesita acceso a instrumentación especializada para la medición de la resistencia eléctrica transepitelial (TEER) e imágenes confocales.
- Exige estandarización entre equipos para garantizar la reproducibilidad y la comparabilidad de los datos.
- Adaptable a otros modelos de especies o enfermedades mediante la optimización del protocolo.
- Las limitaciones incluyen la necesidad de un manejo cuidadoso para mantener la integridad y la diferenciación de la monocapa.
