Génération d’un système de culture monocouche bidimensionnelle primaire dérivé d’entéroïdes bovins pour des applications dans la recherche biomédicale translationnelle
5 avril 2024
Les entéroïdes sont en train de devenir un nouveau modèle pour l’étude de la physiologie et de la physiopathologie des tissus, le développement de médicaments et la médecine régénérative. Ici, nous décrivons un système de culture dérivé d’entéroïdes 2D de cellules primaires bovines qui permet la co-culture avec des types de cellules tissulaires pertinents. Ce modèle offre un avantage translationnel pour la modélisation de la recherche gastro-intestinale.
Notre laboratoire se concentre sur l’examen des interactions hôte-pathogène et de la dynamique des cellules immunitaires qui se produisent après l’infection. En utilisant un modèle de culture cellulaire robuste, nous espérons refléter plus fidèlement les interactions complexes qui se produisent in vivo au niveau tissulaire. Une partie de la littérature publiée décrivant l’intergénération chez les bovins manque de détails nécessaires pour que le protocole soit facilement reproductible, ce qui rend son application difficile par des chercheurs inexpérimentés.
L’avantage de notre modèle est que nous fournissons un protocole extrêmement détaillé qui peut être utilisé avec succès par les chercheurs débutants. La création d’une monocouche Transwell permet la co-culture avec des cellules immunitaires, révélant ainsi des informations sur l’interaction entre les pathogènes tissulaires tout en maintenant une organisation de type in vivo. Ce modèle polyvalent est précieux pour l’étude de nombreuses maladies bovines dont la complexité dépasse celle des modèles unicellulaires.
Notre laboratoire utilisera ce modèle pour étudier les facteurs immunitaires influençant la susceptibilité à l’infection par Cryptosporidium. Il facilitera la comparaison entre les bovins adultes et les veaux tout en préservant l’architecture tissulaire dans le microenvironnement des cellules immunitaires. Les résultats de ce travail ont un potentiel transversal direct pour la santé humaine.
Aperçu
Cette étude présente un système de culture dérivé d'entéroides bovins primaires en 2D pour étudier la physiologie et la physiopathologie des tissus gastro-intestinaux. Le modèle permet une co-cherche avec des types de cellules tissulaires pertinents, améliorant la recherche translationnelle dans les maladies gastro-intestinales.
Composants clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neuroscience
- Biologie cellulaire
- Gastroentérologie
Contexte
- Les entéroides sont un nouveau modèle pour étudier les interactions tissulaires.
- La littérature existante manque de protocoles reproductibles pour les chercheurs novices.
- Le modèle vise à refléter plus étroitement les conditions in vivo.
- Il aborde la complexité des interactions hôte-pathogène chez les bovins.
Objectif de l'étude
- Développer un protocole détaillé pour créer un modèle de culture cellulaire robuste.
- Investiguer les facteurs immunitaires influençant la susceptibilité à l'infection par Cryptosporidium.
- Faciliter les comparaisons entre bovins adultes et veaux.
Méthodes utilisées
- Création de monocouches Transwell pour la co-cherche avec des cellules immunitaires.
- Protocole détaillé étape par étape pour la culture et la dissociation des entéroides.
- Mesure de la résistance électrique transépithéliale (TEER).
- Immunocoloration pour identifier différentes lignées cellulaires dans les entéroides.
Résultats principaux
- Des entéroides matures ont été observés dès le jour 7 avec des structures définies.
- Les mesures de TEER ont indiqué une barrière épithéliale stable.
- L'immunocoloration a confirmé la présence de cellules endocrinopancréatiques et Paneth.
- Des monocouches 2D confluentes ont été obtenues en moins d'une semaine.
Conclusions
- Le modèle développé est précieux pour étudier des maladies bovines complexes.
- Il fournit des aperçus sur les interactions tissu-pathogène.
- Les résultats ont des implications potentielles de traduction pour la santé humaine.
Questions fréquemment posées
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.
