Generatie van een rundvee primair enteroïde-afgeleid tweedimensionaal monolaagkweeksysteem voor toepassingen in translationeel biomedisch onderzoek
5 april 2024
Enteroïden zijn in opkomst als een nieuw model voor het bestuderen van weefselfysiologie en pathofysiologie, medicijnontwikkeling en regeneratieve geneeskunde. Hier beschrijven we een 2D-enteroïde-afgeleid kweeksysteem van rundercellen dat co-kweek met relevante weefselceltypen mogelijk maakt. Dit model biedt een translationeel voordeel voor modellering van gastro-intestinaal onderzoek.
Ons lab richt zich op het onderzoeken van gastheer-pathogeen interacties en de immuunceldynamiek die optreedt na infectie. Door gebruik te maken van een robuust celkweekmodel hopen we de complexe interacties die in vivo plaatsvinden op weefselniveau beter te kunnen nabootsen. Een deel van de gepubliceerde literatuur die intergeneratie bij runderen beschrijft, mist de nodige details om het protocol gemakkelijk reproduceerbaar te maken, waardoor de toepassing ervan door onervaren onderzoekers een uitdaging is.
Het voordeel van ons model is dat we een uiterst gedetailleerd protocol bieden dat met succes kan worden gebruikt door beginnende onderzoekers. Het creëren van een Transwell-monolaag maakt co-cultuur met immuuncellen mogelijk, waardoor inzichten worden onthuld in de interactie tussen weefselpathogenen en de in vivo achtige organisatie behouden blijft. Dit veelzijdige model is waardevol voor het bestuderen van tal van veeziekten met een complexiteit die verder gaat dan eencellige modellen.
Ons lab zal dit model gebruiken om de immuunfactoren te onderzoeken die de gevoeligheid voor cryptosporidium-infectie beïnvloeden. Het zal de vergelijking tussen volwassen runderen en kalveren vergemakkelijken met behoud van de weefselarchitectuur in de micro-omgeving van immuuncellen. De bevindingen van dit werk hebben een direct translationeel potentieel voor de menselijke gezondheid.
Overzicht
Deze studie presenteert een bovien primaire cel 2D enteroïde-afgeleid kweeksysteem voor het onderzoeken van de fysiologie en pathofysiologie van het gastro-intestinale weefsel. Het model maakt co-cultuur mogelijk met relevante weefselceltypen, wat het translationele onderzoek naar gastro-intestinale ziekten verbetert.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Celbiologie
- Gastro-enterologie
Achtergrond
- Enteroïden zijn een nieuw model voor het bestuderen van weefselle interacties.
- Bestaande literatuur mist reproduceerbare protocollen voor beginnende onderzoekers.
- Het model beoogt de in vivo-condities nauwkeuriger te weerspiegelen.
- Het behandelt de complexiteit van gastheer-pathogeeninteracties bij runderen.
Doel van het onderzoek
- Om een gedetailleerd protocol te ontwikkelen voor het creëren van een robuust celkweekmodel.
- Om immuunfactoren te onderzoeken die de vatbaarheid voor Cryptosporidium-infectie beïnvloeden.
- Om vergelijkingen mogelijk te maken tussen volwassen runderen en kalveren.
Gebruikte methoden
- Aanmaak van Transwell-monolagen voor co-cultuur met immuuncellen.
- Gedetailleerd stapsgewijs protocol voor enteroïdekweek en dissociatie.
- Meting van transepitheliale elektrische weerstand (TEER).
- Immunokleuring om verschillende cellijnen in enteroïden te identificeren.
Belangrijkste resultaten
- Volwassen enteroïden werden waargenomen tegen dag 7 met gedefinieerde structuren.
- TEER-metingen gaven een stabiele epitheliaalbarrière aan.
- Immunokleuring bevestigde de aanwezigheid van entero-endocriene en Paneth-cellen.
- Confluente 2D-monolagen werden bereikt in minder dan een week.
Conclusies
- Het ontwikkelde model is waardevol voor het bestuderen van complexe rundenziekten.
- Het geeft inzicht in weefsel-pathogeeninteracties.
- De bevindingen hebben potentiële translationele implicaties voor de menselijke gezondheid.
Veelgestelde vragen
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.
