宿主-微生物叢相互作用を解析するための腸腸器官培養システム

腸は、細胞が相互に相互作用し、相互に通信することを可能にする特定の構造で組織された細胞タイプ(上皮細胞、免疫系細胞、ニューロンなど)の広い範囲を含む非常に複雑な器官であり、発光含有量(微生物叢、食物など)^1.現在、宿主-微生物叢相互作用を分析するために利用可能な研究ツールボックスには、生体外細胞培養と生体内動物モデル²が含まれる。生体内動物モデルは生理的組織構造³を提供するが、実験制御が不十分であり、実験条件を操作する能力が限られている。一方、インビトロ培養システムは、微生物⁴を補うことができる一次細胞または細胞株を使用し、実験パラメータを厳密に制御するが、細胞の複雑さと組織アーキテクチャを欠いている。現代のin vitroアッセイは、マウスまたはヒト源^由来の上皮オルガノイドのような健康で病理学的なヒト組織サンプルの高度な使用を可能にする^。もう一つの例は、ヒト大腸上皮細胞株(Caco2)、細胞外マトリックスおよび微小流体チャネルを含む「チップ上の腸」アッ^{セイであり、}腸不変8の生理学的状態を模倣する。しかし、in vitroサンプルのように高度かつ革新的であるように、それらは正常な組織アーキテクチャまたはナイーブな細胞組成を維持しない。

その問題に対処するために、Yissacharらの開発は、インビボモデルとインビトロモデルの両方の利点から恩恵を受け、インタクトな腸の断片を維持するex vivo器官培養システム⁹⁽図1)を最近開発した。 このex vivo腸臓器培養システムは、6つの大腸組織の多重化培養をサポートするカスタムメイドの培養装置に基づいており、システムの入力と出力を制御しながら、同等の条件下で実験的入力を調べることができます。最近の研究では、このシステムが個々の腸内細菌^9、ヒト微生物叢サンプル¹⁰および微生物代謝産物¹¹に対する腸内応答を分析するのに有用であることを実証した。このシステムは、初めて、宿主、微生物および環境成分に対する高いレベルの制御を伴うこれらの初期の宿主微生物叢相互作用の研究を可能にする。さらに、リアルタイムで、実験全体を通してシステムを監視し、操作することができます。

図1: 腸管培養装置の概略図 腸組織全体の断片は、チャンバー(上)の出力および入力ポートに取り付けられ、ポンプは内腔内および外部媒体室内の媒体流れを調節する。全体の装置(底部)は6つのそのような部屋を含んでいる。この図は、2017年のYissacharらから変更されています。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。