ザ<em> ex vivoで</em>コロン器官培養および抗菌生体防御研究におけるその使用

腸は、共生微生物、病原体の侵入と戦うための障壁として作用する動的システムを表し、及び微生物組成物^1を調節^します 。腸上皮細胞は、腸細胞、杯細胞、パネート細胞および腸内分泌細胞からなる、腸内微生物叢に対する宿主防御反応を提供する主要な細胞集団です。杯細胞は、上皮層²の上に非武装地帯を作成するムチンを産生します。パネート細胞および腸細胞は、抗菌性ペプチド、サイトカイン、および抗菌宿主防御応答を構成し、腸内微生物組成物^3、4整形に寄与し、反応性酸素及び窒素種を生成します。上皮細胞に加えて、マクロファージを含む免疫細胞、樹状細胞、好中球、ナチュラルキラー細胞、リンパ球、およびインナ ^{7 –}粘膜固有層および粘膜下組織のTEリンパ球様細胞は、サイトカイン、ケモカイン、および他のメディエーター^5を生成^することによって、腸抗菌宿主防御応答に重要な役割を果たしています。粘膜免疫系は、微生物叢を調節し、微生物感染に対する保護を提供する方法を理解するためには、消化管の不均一な細胞集団の複雑な相互作用を考慮することが重要です。しかし、腸の機能をすべて網羅in vitroモデルは使用できません。したがって、腸における宿主 – 病原体相互作用に関する分子研究は非常に挑戦的です。

過去数年にわたり、腸粘膜の側面を模倣するいくつかのモデル系は、炎症性腸疾患（IBD）および他の胃腸障害⁸に関わる病態生理学的プロセスを研究するために開発されています^–= "外部参照"> 14。不死化された腸上皮細胞系は、しばしば、上皮細胞特異的応答を研究するために使用されます。しかし、不死化細胞における示差的遺伝子発現および機能の、これらの細胞を使用することから得られたデータは、多くの場合、in vivo試験で観察されたものと一致していません。最近、種々の刺激¹³への腸管上皮の応答を評価するための潜在的なツールとして浮上してきたオルガノイド文化腸陰窩。このシステムでは、陰窩の幹細胞が増殖し、3Dオルガノイド構造を開発することが許可されています。オルガノイド培養システムは、腸管上皮の多くの側面を研究するために非常に有用であるが、それは、免疫細胞、上皮細胞および微生物産物の複雑な相互作用を模倣しません。腸組織のex vivo培養は、in vivo宿主防御応答のよりよい表現を提供しています。この方法では、腸の一部が細胞培養プレートウィットで培養します腸内の細胞集団の異なるタイプが、少なくとも48時間、代謝的に活性であることを可能にする時間の適切な媒体。このように、臓器のエクスビボ培養物は、抗菌性の遺伝子の発現と特定の刺激に対する腸の宿主防御応答を測定するために使用することができます。

^{21 –}研究者は、腸¹⁵内の微生物感染に対する宿主防御応答を研究するためのex vivoでの器官培養系を使用してきました。我々は最近、マウスのコロン²²における抗菌宿主防御応答におけるインフラマソームの役割を研究するために器官培養系を採用しました。インフラマソームが成熟IL-1βおよびIL-18の産生のために必要とされるカスパーゼ1の活性化のための分子プラットフォームです。我々は、IL-1βおよびIL-18が効果的に大腸菌など共生pathobiontsを殺す抗菌ペプチドを誘発することが示されました</em>。この観察は、インフラマソーム欠陥マウス結腸²²で増加した大腸菌負担と一致しました。このシステムは、したがって、パターン認識受容体（PRR）および腸抗菌宿主防御応答の他の先天性免疫の分子の役割だけでなく、そのような炎症性腸疾患（IBD）および結腸直腸癌（CRC）のような腸疾患の病因を研究するために使用することができます。そこに200以上のIBD感受性遺伝子であり、これらの遺伝子の多くの突然変異は、腸内で改変された微生物組成物に関連しています。これは、IBD感受性遺伝子が腸内細菌叢を調節するを通じて正確なメカニズムを決定するために偉大な臨床的意義のあります。この方法の全体的な目標は、ex vivoで結腸器官培養の基本的なプロトコルを導入し、この培養方法は、腸の抗菌宿主防御応答を研究するために使用することができる方法を示すことです。