Создание двумерной однослойной системы культивирования первичного энтероида крупного рогатого скота для применения в трансляционных биомедицинских исследованиях
5 апреля 2024 г.
Энтероиды становятся новой моделью для изучения физиологии и патофизиологии тканей, разработки лекарств и регенеративной медицины. Здесь мы описываем 2D-систему культивирования первичных клеток крупного рогатого скота, полученную из энтероидов, которая позволяет проводить совместное культивирование с соответствующими типами клеток тканей. Эта модель предлагает трансляционное преимущество для моделирования исследований желудочно-кишечного тракта.
Наша лаборатория специализируется на изучении взаимодействий между хозяином и патогеном и динамики иммунных клеток, возникающих после инфекции. Используя надежную модель клеточной культуры, мы надеемся более точно отразить сложные взаимодействия, происходящие in vivo на тканевом уровне. В некоторой опубликованной литературе, описывающей промежуточное поколение крупного рогатого скота, отсутствуют необходимые детали для того, чтобы протокол можно было легко воспроизвести, что затрудняет его применение неопытными исследователями.
Преимущество нашей модели заключается в том, что мы предоставляем чрезвычайно подробный протокол, который может быть успешно использован начинающими исследователями. Создание монослоя Transwell позволяет проводить совместную культуру с иммунными клетками, что позволяет получить представление о тканевых патогенных взаимодействиях, сохраняя при этом организацию, подобную in vivo. Эта универсальная модель полезна для изучения многочисленных болезней крупного рогатого скота, сложность которых выходит за рамки одноклеточных моделей.
Наша лаборатория будет использовать эту модель для исследования иммунных факторов, влияющих на восприимчивость к криптоспоридийной инфекции. Это облегчит сравнение взрослого крупного рогатого скота и телят, сохранив при этом тканевую архитектуру в микроокружении иммунных клеток. Результаты этой работы имеют прямой трансляционный потенциал для здоровья человека.
Обзор
Это исследование представляет собой систему культуры клеток первичных бычьих энтероидов 2D для исследования физиологии и патофизиологии желудочно-кишечных тканей. Модель позволяет осуществлять сокультивирование с соответствующими типами тканевых клеток, улучшая переводческую исследовательскую работу в области желудочно-кишечных заболеваний.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Клеточная биология
- Гастроэнтерология
Фон
- Энтероиды являются новым моделью для исследования взаимодействий тканей.
- В существующей литературе нет воспроизводимых протоколов для начинающих исследователей.
- Модель направлена на то, чтобы более точно отражать условия in vivo.
- Она рассматривает сложность взаимодействий хозяин-патоген у крупного рогатого скота.
Цель исследования
- Разработать детальный протокол для создания надежной модели клеточной культуры.
- Исследовать иммунные факторы, влияющие на восприимчивость к инфекции Cryptosporidium.
- Способствовать сравнению между взрослым скотом и телятами.
Использованные методы
- Создание монолайеров Transwell для сокультивирования с иммунными клетками.
- Пошаговый детальный протокол культуры энтероидов и их диссоциации.
- Измерение трансепителиального электрического сопротивления (TEER).
- Иммуногистохимическое окрашивание для идентификации различных клеточных линий в энтероидах.
Основные результаты
- Зрелые энтероиды наблюдались к 7-му дню с определенными структурами.
- Измерения TEER показали стабильный эпителиальный барьер.
- Иммуногистохимическое окрашивание подтвердило наличие энтероэндокринных и клеток Пането.
- Конфлуэнтные 2D монолайеры были достигнуты менее чем за неделю.
Выводы
- Разработанная модель ценна для изучения сложных болезней крупного рогатого скота.
- Она предоставляет представление о взаимодействиях ткань-патоген.
- Результаты имеют потенциальные переводческие последствия для здоровья человека.
Часто задаваемые вопросы
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.
