Organoids som modell for Infectious Diseases: Culture of Human og Murine Mage Organoids og Mikroinjeksjon av Helicobacter pylori

Studiet av patogener er avhengig av tilstrekkelig modellsystemer for å etterligne in vivo infeksjon. For noen smittestoffer, er tilstrekkelige modellsystemer mangler mens noen av de brukte systemene er langt fra optimal. Et eksempel er den gastriske bakterien Helicobacter pylori (H. pylori), som er kausalt relatert til utvikling av magekreft. Men i mangel av et mer passende cellekultur system, mange studier som tar sikte på å analysere de molekylære mekanismene bak kreftutvikling bruk kreftcellelinjer, som representerer endepunktet for kreft kaskade. Primære, ikke-transformerte celler ville være en bedre modell for disse studiene. Imidlertid primære celler er kun tilgjengelig fra et lite antall donorer, og kan ikke bli dyrket over lengre tidsperioder. I de senere årene har stamcelleforskning gjort betydelige fremskritt for å gi nye kilder for primære cellekulturer for studiet av infeksjon biologi.

Kulturer fratre stamcelle kilder er brukt: embryonale stamceller (ESC), induserte pluripotente stamceller (IPSC) eller voksne stamceller. De er blitt brukt til å modellere infeksjoner med virus, slik som cytomegalovirus ^1,2 eller hepatitt C-virus ^{3 – 7,} parasitter, slik som Plasmodium falciparum ⁸ eller ⁹ Toxoplasma gondii, og bakterier, for eksempel Bacterioides thetaiotaomicron ^{10 eller} Salmonella enterica ^11. Nå nylig, har flere tilnærminger er publisert for å modellere infeksjon med H. pylori med organoids avledet fra MGP eller iPS-celler ^12, mus voksne stamceller ^21,22 eller menneskelige voksne stamceller ^{13 – 15.}

Utviklingen av organoid kulturer fra voksne stamceller stammer fra en studie hvor enkelt stamceller isolert fra murine tarmepitelet ble sådd ut på en tre-dimensjonal matrise oginnebygd i medium som etterlignet miljøet av tarm stamceller inneholdende EGF som mitogen, R-spondin å forbedre Wnt signalering og Noggin å inhibere benmorfogent protein (BMP) signal ^16. Spesielt disse kulturene ikke krever co-kultur med mesenchymalceller. Under disse forhold vil stamcellene proliferere og danne små strukturer med domener husing celler i tarm krypter, og domener som inneholder cellene i tarmtott. De organoids således selv organisere å etterligne in vivo situasjonen. I dag kan adulte stamceller fra mange murine og humane vev dyrkes in vitro og selv organisere inn organoids som ligner deres de vivo motstykke, som tynntarm og tykktarm ^17, mage ^13,18, lever ^19,20, bukspyttkjertel ^{21 og} prostata ^22.

Her gir vi en video protokoll til kultur mus eller menneskelige mage organoids fra voksen stilk cells og microinject dem med H. pylori. Denne protokollen er basert på tidligere rapporter ^13,18. Denne fremgangsmåten kan tilpasses for dyrking og infisere andre organoid kulturer som intestinale organoids.