Studiare gli effetti epiteliali dell'infiammazione intestinale in vitro su colonoidi murini accertati
2 giugno 2023
Descriviamo un protocollo che descrive in dettaglio l'isolamento delle cripte del colon murino per lo sviluppo di colonoidi tridimensionali. I colonoidi stabiliti possono quindi essere differenziati terminalmente per riflettere la composizione cellulare dell'epitelio ospite prima di ricevere una sfida infiammatoria o di essere diretti a stabilire un monostrato epiteliale.
Attraverso la nostra ricerca, ci proponiamo di esplorare come i colonoidi murini potrebbero essere modificati da un sistema di coltura di colonoidi convenzionale, per studiare alcuni aspetti della fisiologia intestinale e la loro alterazione in presenza di uno stato di malattia infiammato. Lo studio della funzione barriera e della fisiologia intestinale in stati patologici come la malattia infiammatoria intestinale è limitato quando si utilizza un sistema di coltura di colonoidi murini tradizionale che riflette solo la fisiologia delle cellule staminali. Il nostro protocollo è vantaggioso in quanto fornisce al lettore molteplici tecniche per studiare come i mediatori infiammatori influenzano l'epitelio intestinale, differenziandoli terminalmente o creando un sistema monostrato 2D.
In futuro, il nostro laboratorio si concentrerà sulla comprensione di come il sistema di coltura di colonidi umani possa essere alterato per studiare diversi aspetti della fisiologia intestinale e delle malattie, in particolare la malattia infiammatoria intestinale.
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Panoramica
Questo studio presenta un protocollo per l'isolamento di cripte coliche murine al fine di sviluppare colonoidi tridimensionali, che possono essere differenziati per imitare l'epitelio intestinale. Questo approccio consente lo studio della fisiologia intestinale e della funzione di barriera in condizioni patologiche, in particolare nella malattia infiammatoria intestinale.
Componenti Chiave dello Studio
Area di Ricerca
- Fisiologia intestinale
- Sistemi di coltura di colonoidi
- Malattia infiammatoria intestinale
Sfondo
- Le colture tradizionali di colonoidi riflettono solo la fisiologia delle cellule staminali.
- Limitazioni dello studio nella comprensione delle risposte infiammatorie nell'epitelio intestinale.
- Necessità di modelli avanzati per simulare le condizioni di malattia.
Metodi Utilizzati
- Isolamento di cripte coliche murine e sviluppo di colonoidi.
- Differenziamento terminale per modellare l'epitelio dell'ospite.
- Stabilimento di un sistema in monocstrato 2D per studi dettagliati della funzione di barriera.
Risultati principali
- Colonoidi creati con successo che assomigliano all'epitelio intestinale.
- Dimostrati gli effetti dei mediatori infiammatori sull'integrità epiteliale.
- Fornita una nuova piattaforma per lo studio delle malattie infiammatorie intestinali.
Conclusioni
- Il protocollo consente una modellizzazione più accurata delle risposte infiammatorie nell'intestino.
- Implicazioni significative per la comprensione e il trattamento delle malattie intestinali.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La modellizzazione delle risposte dell'epitelio intestinale all'infiammazione è fondamentale per ridurre i rischi nella scoperta precoce di terapie per la malattia infiammatoria intestinale (IBD). I sistemi descritti di colonoidi murini e monociti in 2D consentono un'analisi diretta della funzione di barriera e della fisiologia epiteliale in condizioni rilevanti per la malattia. Questo approccio sostiene la previsione nell'validazione degli obiettivi terapeutici e orienta la continuità traslazionale nei portafogli farmacologici per il tratto gastrointestinale.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette l'analisi meccanicistica della compromissione della barriera epiteliale rilevante per la patogenesi della malattia infiammatoria intestinale (IBD).
- Consente la validazione funzionale delle target modellando gli effetti dei mediatori infiammatori su cellule epiteliali differenziate.
- Facilita la riduzione del rischio biologico distinguendo le risposte delle cellule staminali da quelle delle cellule terminalmente differenziate.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce una piattaforma per la valutazione quantitativa della funzione di barriera in risposta a stimoli infiammatori.
- Consente la preparazione di sistemi standardizzati a monolayer 2D per lo screening riproducibile di composti.
- Supporta lo sviluppo di saggi per la valutazione di interventi terapeutici sull'integrità epiteliale.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea i risultati ottenuti in vitro con le risposte epiteliali rilevanti per la malattia osservate nella MOC.
- Offre continuità dagli studi meccanicistici di scoperta alla validazione preclinica di terapie modulatrici della barriera.
- Facilita decisioni di avanzamento basate sulla valutazione del rischio, modellando caratteristiche della malattia umana in sistemi murini.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo protocollo collega la fase iniziale della scoperta alla ricerca preclinica, consentendo test basati su ipotesi sulla funzione della barriera epiteliale e sulle risposte infiammatorie in un contesto in vitro controllato.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi sull'impatto dei mediatori infiammatori sulla fisiologia epiteliale.
- Screening: Fornisce letture quantitative e riproducibili dell'integrità della barriera per la valutazione di composti.
- Analisi: Consente la misurazione della confluenza epiteliale e della funzione di barriera in condizioni definite.
- Ricerca traslazionale: Modella modifiche epiteliali rilevanti per le malattie al fine di allineare biomarcatori preclinici.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma riutilizzabile adattabile a diversi contesti infiammatori e terapeutici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella validazione degli obiettivi epiteliali e nella riduzione del rischio meccanicistico.
- Valore operativo: Standardizza la modellizzazione in vitro dell'infiammazione intestinale per riproducibilità e scalabilità.
- Valore strategico: Fornisce letture funzionali rilevanti per la malattia, informando decisioni di tipo go/no-go.
- Impatto del Portfolio Consente la priorizzazione corretta rispetto al rischio dei candidati terapeutici per la malattia infiammatoria intestinale e le patologie gastrointestiniali.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella coltura di organoidi e nella biologia delle cellule epiteliali.
- Necessita dell'accesso a inserti per colture cellulari specializzati e a strumentazione analitica per la valutazione della barriera.
- Richiede una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per i trattamenti con mediatori infiammatori e per i protocolli di analisi.
- È adattabile a diversi sistemi di colonoidi murini o potenzialmente umani, previa ottimizzazione del protocollo.
- I limiti includono una possibile divergenza dalle risposte epiteliali in vivo e una scalabilità limitata per schermate ad alto rendimento.
