Un sistema di coltura di organi intestinali intestinali per l'analisi delle interazioni ospite-microbiota

Shalhevet Azriel; Hadar Bootz; Alon Shemesh; Sivan Amidror; Nissan Yissachar

doi:10.3791/62779

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Articolo metodologico

Un sistema di coltura di organi intestinali intestinali per l'analisi delle interazioni ospite-microbiota

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DOI:

10.3791/62779

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30 giugno 2021

Shalhevet Azriel^*¹^,² , Hadar Bootz^*¹^,² , Alon Shemesh^*¹^,² , Sivan Amidror¹^,² , Nissan Yissachar¹^,²

¹The Goodman Faculty of Life Sciences, Bar-Ilan University, ²Bar-Ilan Institute of Nanotechnology and Advanced Materials, Bar-Ilan University

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Questo articolo presenta un metodo unico per analizzare le interazioni ospite-microbioma utilizzando un nuovo sistema di coltura di organi intestinali per esperimenti ex vivo.

Abstract

La struttura del tessuto intestinale facilita le interazioni strette e mutualistiche tra l'ospite e il microbiota intestinale. Questi colloqui incrociati sono cruciali per mantenere l'omeostasi locale e sistemica; le modifiche alla composizione del microbiota intestinale (disbiosi) si associano a una vasta gamma di malattie umane. I metodi per sezionare le interazioni ospite-microbiota comprendono un compromesso intrinseco tra la conservazione della struttura fisiologica dei tessuti (quando si utilizzano modelli animali in vivo) e il livello di controllo sui fattori dell'esperimento (come nei semplici sistemi di coltura cellulare in vitro). Per affrontare questo compromesso, Yissachar et al. hanno recentemente sviluppato un sistema di coltura di organi intestinali. Il sistema preserva una costruzione naïf del tessuto del colon e meccanismi cellulari e consente anche uno stretto controllo sperimentale, facilitando sperimentazioni che non possono essere prontamente eseguite in vivo. È ottimale per sezionare le risposte a breve termine di vari componenti intestinali (come elementi epiteliali, immunologici e neuronali) a perturbazioni luminali (inclusi microbi anaerobici o aerobici, campioni interi di microbiota di topi o esseri umani, farmaci e metaboliti). Qui, presentiamo una descrizione dettagliata di un protocollo ottimizzato per la coltura di organi di più frammenti intestinali utilizzando un dispositivo di coltura intestinale personalizzato. Le risposte dell'ospite alle perturbazioni luminali possono essere visualizzate mediante colorazione immunofluorescenza di sezioni di tessuto o frammenti di tessuto a montaggio intero, ibridazione in situ a fluorescenza (FISH) o imaging time-lapse. Questo sistema supporta una vasta gamma di lettura, tra cui il sequenziamento di nuova generazione, la citometria a flusso e vari saggi cellulari e biochimici. Nel complesso, questo sistema di coltura di organi tridimensionali supporta la coltura di tessuti intestinali grandi e intatti e ha ampie applicazioni per l'analisi ad alta risoluzione e la visualizzazione delle interazioni ospite-microbiota nell'ambiente intestinale locale.

Introduzione

L'intestino è un organo altamente complesso contenente una vasta gamma di tipi di cellule (cellule epiteliali, cellule del sistema immunitario, neuroni e altro) organizzati in una particolare struttura che consente alle cellule di interagire e comunicare tra loro e con il contenuto luminale (microbiota, cibo, ecc.) ¹. Attualmente, il toolbox di ricerca disponibile per l'analisi delle interazioni ospite-microbiota comprende colture cellulari in vitro e modelli animali in vivo ². I modelli animali in vivo forniscono una costruzione fisiologica del tessuto³ ma con scarso co....