分析宿主-微生物群相互作用的肠道肠道器官培养系统
Summary
本文提出了一种独特的方法，利用一种新的肠道器官培养系统进行 前体内 实验来分析宿主-微生物群相互作用。
Abstract
肠道组织的结构促进宿主和肠道微生物群之间的密切和相互作用。这些交叉会谈对于维持局部和系统性平衡至关重要：肠道微生物群成分（肌瘤）的变化与广泛的人类疾病有关。解剖宿主-微生物群相互作用的方法包括生理组织结构保存（ 在体内 动物模型中使用时）和控制实验因子（如简单的 体外 细胞培养系统）之间的固有权衡。为了解决这一权衡，Yissachar等人最近开发了肠道器官培养系统。该系统保留了天真的结肠组织结构和细胞机制，它也允许严格的实验控制，促进实验，不能轻易 在体内进行。它最适合解剖各种肠道成分（如上皮、免疫学和神经元元素）对发光扰动（包括厌氧或有氧微生物、小鼠或人类的整个微生物群样本、药物和代谢物）的短期反应。在这里，我们使用定制的肠道培养装置，详细描述了多个肠道片段的器官培养优化协议。通过组织部分或全安装组织片段的免疫荧光染色、荧光就地杂交（FISH）或延时成像，可以可视化主机对发光扰动的反应。该系统支持广泛的读数，包括下一代测序、流细胞学以及各种细胞和生化检测。总体而言，这种三维器官培养系统支持大型完整肠道组织培养，对局部肠道环境中宿主-微生物群相互作用的高分辨率分析和可视化具有广泛的应用。
Introduction
肠道是一种高度复杂的器官，包含多种细胞类型（上皮细胞、免疫系统细胞、神经元等），组织在特定结构中，允许细胞相互作用和交流，并具有发光量（微生物群、食物等）1.目前，可用于分析宿主-微生物群相互作用的研究工具箱包括体外细胞培养和体内动物模型2。在体内动物模型提供了一个生理组织结构3，但实验控制不力，操纵实验条件的能力有限。另一方面，体外培养系统使用原细胞或细胞系，这些细胞线可以补充微生物4，对实验参数提供严格控制，但缺乏细胞复杂性和组织结构。现代体外测定允许高级使用健康和病理的人体组织样本，如从小鼠或人类来源5，6，和模拟粘膜微环境7的上皮器官。另一个例子是”芯片上的古特”检测，其中包括人类结肠上皮细胞系（Caco2）、细胞外基质和微流体通道，以模拟肠道不变体8的生理状况。然而，尽管体外样本可能先进和创新，它们不能维持正常的组织结构或天真的细胞组成。
为了解决这个问题，Yissachar等人最近开发了一种前体内器官培养系统9（图1），它能保持完整的肠道片段，同时受益于体内和体外模型的优势。这个前体内肠道器官培养系统基于一个定制的文化装置，支持六个结肠组织的多路复用培养物，允许在可比条件下检查实验输入，同时控制系统的输入和输出。最近的研究表明，该系统对于分析肠道对个体肠道细菌的反应很有价值，9个，全人类微生物群样本10个，微生物代谢物11个。该系统首次允许研究这些早期宿主-微生物群相互作用，对宿主、微生物和环境成分进行高度控制。此外，它允许在整个实验中实时监控和操纵系统。
图1：肠道培养装置的原理图。 整个肠道组织片段连接到腔室的输出和输入端口（顶部），泵调节流明内和外部中室的中流。整个设备（底部）包含 6 个此类室。这个数字已经从2017年Yissachar等人修改。 请单击此处查看此图的较大版本。
Protocol
Representative Results
Discussion
本文描述了Yissachar等人最近开发的一种针对前体内肠道器官培养物的优化协议（已发布9个和未发表的数据）。肠道器官培养系统支持完整肠道片段的多重培养，同时保持发光流动。它提供完全控制内部和外发光环境（包括刺激剂量，暴露时间和流速），并保持天真的肠道组织结构及其细胞复杂性9。
协议中的关键步骤包括以下步骤。…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢Yissachar实验室的过去和现在的成员在优化肠道器官培养系统协议方面做出的宝贵贡献。我们感谢耶尔·劳尔对手稿进行批判性编辑。这项工作得到了以色列科学基金会（第3114831号赠款）、以色列科学基金会-博德研究所联合方案（第8165162号赠款）和以色列加斯纳医学研究基金的支持。
Materials
| Device | |||
| 18 Gauge Blunt Needle | Mcmaster | 75165a754 | |
| 22 Gauge Blunt Needle | Mcmaster | 75165a758 | |
| All Purpose Adhesive Selant 100% Silicone | DAP | 688 | |
| Cubic Vacuum Desiccator VDC-21+ 2 Shelves | AAAD4021 | ||
| Glass Slide 1 mm Thick | Corning | 2947-75X50 | |
| Mini Incubator im-10 | AAH24315K | ||
| MPC 301E Vacuum PUMP | VI-412711 | ||
| Plastic Quick Turn Tube Coupling Plugs | Mcmaster | 51525k121 | |
| plastic Quick Turn Tube Coupling Sockets | Mcmaster | 52525k211 | |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer | Dow | Polydimethylsiloxane, PDMS | |
| Tubing | Mcmaster | 6516t11 | |
| Zortrax M200 | Zortrax | Zortrax Z-SUITE, Autodesk Fusion 360 | |
| Zortrax M200 Materials: z-ultrat | Zortrax | ||
| Medium | |||
| B27 Supplement (50x), Serum Free | Thermo Fisher Scientific | 17504044 | |
| HEPES Buffer (1M) | Thermo Fisher Scientific | 15630056 | |
| Iscove's Mod Dulbecco's Medium With Phenol Red (1x) | Thermo Fisher Scientific | 12440061 | |
| Knock-Out Serum | Thermo Fisher Scientific | 10828028 | |
| N2 Supplement (100x) | Thermo Fisher Scientific | A1370701 | |
| Non Essential Amino Acid (100x) | Thermo Fisher Scientific | 11140035 | |
| Surgical Tools | |||
| Large Scissors | Aseltech | 11-00-10 | |
| Sharp Forceps | F.S.T | 11297-10 | |
| Silk Braided Surgical Thread | SMI | 8010G | |
| Straight Scissors | F.S.T | 14091-09 | |
| Thin Forceps | F.S.T | 11051-10 | |
| Organ System | |||
| 0.1 µm Filter | Life Gene | ||
| 0.22 µm Filter | Life Gene | ||
| 5 mL Luer Lock Syringe | B-D | 309649 | |
| Greenough Stereo Microscope | ZEISS | Stemi 305 | |
| Recirculating Precision Air Heater "CUBE" | CUBE-2-LIS | ||
| Syringe Pump | new era pump systems inc | nep-ne-1600-em |
Riferimenti
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