$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Enteroïden zijn driedimensionale (3D) structuren die zijn afgeleid van orgaanbeperkte menselijke darmstamcellen 1,2. Ze bestaan volledig uit epitheliale afstamming en bevatten alle gedifferentieerde intestinale epitheelceltypen2. Enteroïden behouden ook cellulaire polariteit die bestaat uit een apicale luminale oppervlakte die een binnencompartiment vormt en een basolateraal oppervlak dat naar de omliggende media is gericht. Enteroïden zijn een uniek model omdat ze de kenmerken behouden van de gastheer waaruit ze zijn gegenereerd3. Enteroïden gegenereerd uit premature menselijke baby's vertegenwoordigen dus een model dat nuttig is voor het onderzoeken van ziekten die voornamelijk deze populatie treffen, zoals necrotiserende enterocolitis (NEC).
Het traditionele enteroïde model wordt gekweekt in een basolaterale (BO) conformatie, waarbij de enteroïde is ingepakt in een koepel van keldermembraanmatrix (BMM). BMM induceert de enteroïde om een 3D-structuur te behouden met het basolaterale oppervlak aan de buitenkant. BO-enteroïden zijn een geschikt model voor NEC dat de kloof overbrugt tussen tweedimensionale (2D) primaire menselijke cellijnen en in vivo diermodellen 2,4. NEC wordt geïnduceerd in enteroïden door pathogenen zoals LPS of bacteriën in de media rond de enteroïden te plaatsen, gevolgd door blootstelling aan hypoxische aandoeningen 2,3. De uitdaging met het BO enteroïde NEC-model is dat het geen effectieve studie van gastheer-pathogeeninteracties mogelijk maakt, die in vivo op het apicale oppervlak plaatsvinden. Veranderingen in de darmdoorlaatbaarheid zijn te wijten aan deze gastheer-pathogeen interacties. Om beter te begrijpen hoe permeabiliteit de pathofysiologische basis van ziekte beïnvloedt, moet een model worden gemaakt dat betrekking heeft op de behandeling van het apicale oppervlak.
Co et al. waren de eersten die aantoonden dat volwassen BO-enteroïden kunnen worden geïnduceerd om een apicale (AO) conformatie te vormen door de BMM-koepels te verwijderen en ze in media5 te resuspenderen. Dit artikel toonde aan dat AO-enteroïden de juiste epitheliale polariteit behielden, alle darmceltypen bevatten, de intestinale epitheelbarrière handhaafden en toegang gaven tot het apicale oppervlak5. Het gebruik van AO-enteroïden als NEC-model bereikt een fysiologische reproductie van het ziekteproces en studie van gastheer-pathogeeninteracties.
Een belangrijke bijdrage aan de pathofysiologie van NEC is verhoogde darmdoorlaatbaarheid6. Verschillende moleculen zijn voorgesteld als een manier om te testen op intestinale permeabiliteit in vitro7. Onder deze, lucifer geel (LY) is een hydrofiele kleurstof met excitatie en emissie pieken bij 428 nm en 540 nm, respectievelijk8. Terwijl het alle belangrijke paracellulaire routes doorkruist, is het gebruikt om paracellulaire permeabiliteit te evalueren in verschillende toepassingen, waaronder de bloed-hersenen en intestinale epitheliale barrières 8,9. De traditionele toepassing van LY maakt gebruik van cellen gekweekt in monolagen op een semi-permeabel oppervlak10. LY wordt aangebracht op het apicale oppervlak en kruist paracellulaire tight junction-eiwitten om samen te komen aan de basolaterale kant. Hogere LY-concentraties in het basolaterale compartiment wijzen op verminderde tight junction-eiwitten met daaropvolgende intestinale epitheelcelbarrièreafbraak en verhoogde permeabiliteit10. Het is ook beschreven in 3D BO enteroid modellen waar LY werd toegevoegd aan de media en individuele enteroïden werden afgebeeld voor opname van LY in het lumen11. Hoewel dit kwalitatieve analyse mogelijk maakt via de visualisatie van LY-opname, is kwantitatieve analyse beperkt. Dit protocol schetst een unieke techniek die LY gebruikt om paracellulaire permeabiliteit te beoordelen met behulp van een in vitro NEC enteroïde model in AO enteroïden met behoud van 3D-oriëntatie. Deze methode kan worden gebruikt voor zowel kwalitatieve als kwantitatieve analyse van de permeabiliteit.