Identification of cell populations in canine intestinal organoids and primary epithelium for modelling of acute and chronic gastrointestinal diseases.

Kurzbezeichnung

Canine organoids for disease modelling.

Einrichtung Vetmeduni

Klinisches Zentrum für Kleintiere

Art der Forschung

Grundlagenforschung

Forschungsschwerpunkt

Translationale Medizin und vergleichende Medizin

Abstract

Gastrointestinale Krankheiten bei Hunden sind in der Veterinärmedizin von großer Bedeutung und umfassen chronische Erkrankungen wie Inflammatory Bowel Disease (IBD) sowie akute Erkrankungen wie das akute hämorrhagische Diarrhoesyndrom (AHDS). IBD umfasst eine heterogene Gruppe an Krankheiten, die durch eine chronische Entzündung des Darmtrakts charakterisiert sind. Verschiedene Zelltypen des intestinalen Epithels sowie Lymphozyten, Fibroblasten und das Darmmikrobiom sind wichtige Bestandteile der Pathogenese von IBD. Die Forschung im Bereich IBD stützt sich primär auf Erfahrungen aus Nagermodellen, die jedoch keine natürlichen Modelle darstellen, sondern induziert werden müssen. Ähnlich dazu gibt es auch für die Untersuchung von verschiedenen Bakterientoxinen in der Pathogenese von AHDS kein gut geeignetes Modell. In den letzten Jahren wurde eine Verbindung zwischen AHDS und den neu entdeckten Toxinen NetE und NetF von Clostridium perfringens immer offensichtlicher. Durch den Einsatz dreidimensionaler intestinaler Organoide entsteht eine Möglichkeit, die Lücke in der Forschung zu schließen, und ein geeignetes in vitro Modell zu entwickeln.Um Organoide effektiv einsetzen zu können, sollen in einem ersten Schritt, mittels scRNA-sequencing die vorhandenen Zelltypen im primären Darmepithel identifiziert werden. Spezifische Markergene in den caninen Organoiden werden dann mit Hilfe des CRISPR/Cas9 Systems genetisch mit der Expression von fluoreszenten Proteinen gekoppelt, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, zu beobachten, aus welchen Zellen sich in Organoide zusammensetzen. Dadurch kann auch beobachtet werden, welche Zellen spezifisch durch z.B. Bakterientoxine geschädigt werden. Als weiterer Schritt, soll durch die lentivirale Transduktion eines Glutathion-sensitiven GFP-Sensors Organoide von IBD-Patienten sowie gesunden Kontrolltieren erzeugt werden. Dies macht es möglich, zu untersuchen, ob sich IBD-Organoide von gesunden bezüglich des auf sie einwirkenden oxidativen Stresses unterscheiden, wie dies seit Jahren vermutet wird. Zusätzlich kann untersucht werden, ob Toxine diese Redox-Balance beeinflussen und dadurch das Darmepithel schädigen.