Modèle d’intestin sur puce immunocompétent pour l’analyse des réponses immunitaires de la muqueuse intestinale

Adrian Feile; Valentin D. Wegner; Martin Raasch; Alexander S. Mosig

doi:10.3791/66603

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Article de méthode

Modèle d’intestin sur puce immunocompétent pour l’analyse des réponses immunitaires de la muqueuse intestinale

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DOI :

10.3791/66603

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24 mai 2024

Adrian Feile^*¹^,²^,³ , Valentin D. Wegner^*¹ , Martin Raasch⁴ , Alexander S. Mosig¹^,²^,³^,⁵

¹Institute of Biochemistry II, Jena University Hospital, ²Cluster of Excellence Balance of the Microverse, Friedrich Schiller University, ³Jena School of Microbial Communication, Friedrich Schiller University, ⁴Dynamic42 GmbH, ⁵Jena Center for Sepsis Control and Care, Jena University Hospital

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Notre protocole détaillé décrit la création et l’utilisation du modèle avancé d’intestin sur puce, qui simule la muqueuse intestinale humaine avec des structures 3D et divers types de cellules, permettant une analyse approfondie des réponses immunitaires et des fonctions cellulaires en réponse à la colonisation microbienne.

Résumé

Un modèle avancé d’intestin sur puce recréant des structures épithéliales organotypiques 3D semblables à des villosités et à des cryptes a été développé. Le modèle immunocompétent comprend des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC), des cellules épithéliales intestinales Caco-2, des macrophages résidant dans les tissus et des cellules dendritiques, qui s’auto-organisent au sein du tissu, reflétant les caractéristiques de la muqueuse intestinale humaine. Un aspect unique de cette plateforme est sa capacité à intégrer les cellules immunitaires primaires humaines circulantes, améliorant ainsi la pertinence physiologique. Le modèle est conçu pour étudier la réponse du système immunitaire intestinal à la colonisation et à l’infection bactériennes et fongiques. En raison de la taille de sa cavité élargie, le modèle offre diverses lectures fonctionnelles telles que les tests de perméation, la libération de cytokines et l’infiltration des cellules immunitaires, et est compatible avec la mesure par immunofluorescence des structures 3D formées par la couche de cellules épithéliales. Il fournit ainsi des informations complètes sur la différenciation et la fonction cellulaires. La plateforme d’intestin sur puce a démontré son potentiel dans l’élucidation d’interactions complexes entre les substituts d’un microbiote vivant et le tissu de l’hôte humain au sein d’une plateforme de biopuce perfusée microphysiologique.

Introduction

Les systèmes d’organes sur puce (OoC) représentent une technique émergente de culture cellulaire 3D capable de combler le fossé entre la culture cellulaire 2D conventionnelle et les modèles animaux. Les plateformes OoC se composent généralement d’un ou plusieurs compartiments contenant des cellules spécifiques aux tissus cultivées sur une large gamme d’échafaudages tels que des membranes ou des hydrogels¹. Les modèles sont capables d’imiter une ou plusieurs fonctions organotypiques définies. Les pompes permettent la perfusion microfluidique continue de milieux de culture cellulaire pour l’élimination des déchets cellulaires, l’alimentation en f....