이 연구는 V.D.W.와 A.S.M. 및 A.S.M. A.F. 및 A.S.M.에 대한 공동 연구 센터 PolyTarget 1278(프로젝트 번호 316213987)의 재정 지원을 받았으며, 독일의 Excellence Strategy - EXC 2051 - Project-ID 690 390713860에 따른 Cluster of Excellence "Balance of the Microverse"의 재정 지원을 인정합니다. 컨포칼 레이저 스캐닝 현미경 ZEISS LSM980을 사용할 수 있도록 지원해 준 Astrid Tannert와 Jena Biophotonic and Imaging Laboratory(JBIL)에 감사드립니다. 그림 1C와 그림 2 는 Biorender.com 로 만들어졌습니다.

면역학적 통찰을 위한 향상된 Intestine-on-Chip 플랫폼

<ol>
	<li>Alonso-Roman, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ-on-chip+models+for+infectious+disease+research.">Organ-on-chip models for infectious disease research.</a> Nat Microbiol. 9 (4), 891-904 (2024).</li><li>Fahrner, R., Groger, M., Settmacher, U., Mosig, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+integration+of+natural+killer+cells+in+a+microfluidically+perfused+liver+on-a-chip+model.">Functional integration of natural killer cells in a microfluidically perfused liver on-a-chip model.</a> BMC Res Notes. 16 (1), 285 (2023).</li><li>Raasch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidically+supported+biochip+design+for+culture+of+endothelial+cell+layers+with+improved+perfusion+conditions.">Microfluidically supported biochip design for culture of endothelial cell layers with improved perfusion conditions.</a> Biofabrication. 7 (1), 015013 (2015).</li><li>Deinhardt-Emmer, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-infection+with+Staphylococcus+aureus+after+primary+influenza+virus+infection+leads+to+damage+of+the+endothelium+in+a+human+alveolus-on-a-chip+model.">Co-infection with Staphylococcus aureus after primary influenza virus infection leads to damage of the endothelium in a human alveolus-on-a-chip model.</a> Biofabrication. 12 (2), 025012 (2020).</li><li>Kaden, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+&amp;+characterization+of+expandable+human+liver+sinusoidal+endothelial+cells+and+their+application+to+assess+hepatotoxicity+in+an+advanced+in+vitro+liver+model.">Generation &amp; characterization of expandable human liver sinusoidal endothelial cells and their application to assess hepatotoxicity in an advanced in vitro liver model.</a> Toxicology. 483, 153374 (2023).</li><li>Maurer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+immunocompetent+intestine-on-chip+model+as+in+vitro+platform+for+functional+and+microbial+interaction+studies.">A three-dimensional immunocompetent intestine-on-chip model as in vitro platform for functional and microbial interaction studies.</a> Biomaterials. 220, 119396 (2019).</li><li>Hoang, T. N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invasive+aspergillosis-on-chip:+A+quantitative+treatment+study+of+human+aspergillus+fumigatus+infection.">Invasive aspergillosis-on-chip: A quantitative treatment study of human aspergillus fumigatus infection.</a> Biomaterials. 283, 121420 (2022).</li><li>Kaden, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+intravenous+caspofungin+administration+using+an+intestine-on-chip+reveals+altered+Candida+albicans+microcolonies+and+pathogenicity.">Modeling of intravenous caspofungin administration using an intestine-on-chip reveals altered Candida albicans microcolonies and pathogenicity.</a> Biomaterials. 307, 122525 (2024).</li><li>Shah, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidics-based+in+vitro+model+of+the+gastrointestinal+human-microbe+interface.">A microfluidics-based in vitro model of the gastrointestinal human-microbe interface.</a> Nat Commun. 7, 11535 (2016).</li><li>Jaffe, E. A., Nachman, R. L., Becker, C. G., Minick, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culture+of+human+endothelial+cells+derived+from+umbilical+veins.+Identification+by+morphologic+and+immunologic+criteria.">Culture of human endothelial cells derived from umbilical veins. Identification by morphologic and immunologic criteria.</a> J Clin Invest. 52 (11), 2745-2756 (1973).</li><li>Mosig, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+functions+of+monocyte+subsets+in+familial+hypercholesterolemia:+Potential+function+of+cd14++cd16++monocytes+in+detoxification+of+oxidized+ldl.">Different functions of monocyte subsets in familial hypercholesterolemia: Potential function of cd14+ cd16+ monocytes in detoxification of oxidized ldl.</a> FASEB J. 23 (3), 866-874 (2009).</li><li>Peterson, M., Mooseker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+enterocyte-like+brush+border+cytoskeieton+of+the+c2bbe+clones+of+the+human+intestinal+cell+line,+caco-2.">Characterization of the enterocyte-like brush border cytoskeieton of the c2bbe clones of the human intestinal cell line, caco-2.</a> J Cell Sci. 102, 581-600 (1992).</li><li>Shin, W., Hinojosa, C. D., Ingber, D. E., Kim, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+intestinal+morphogenesis+controlled+by+transepithelial+morphogen+gradient+and+flow-dependent+physical+cues+in+a+microengineered+gut-on-a-chip.">Human intestinal morphogenesis controlled by transepithelial morphogen gradient and flow-dependent physical cues in a microengineered gut-on-a-chip.</a> iScience. 15, 391-406 (2019).</li><li>Kim, H. J., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut-on-a-chip+microenvironment+induces+human+intestinal+cells+to+undergo+villus+differentiation.">Gut-on-a-chip microenvironment induces human intestinal cells to undergo villus differentiation.</a> Integr Biol (Camb). 5 (9), 1130-1140 (2013).</li><li>Kim, H. J., Huh, D., Hamilton, G., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+gut-on-a-chip+inhabited+by+microbial+flora+that+experiences+intestinal+peristalsis-like+motions+and+flow.">Human gut-on-a-chip inhabited by microbial flora that experiences intestinal peristalsis-like motions and flow.</a> Lab Chip. 12 (12), 2165-2174 (2012).</li><li>Karra, N., Fernandes, J., James, J., Swindle, E. J., Morgan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+membrane+properties+on+cell+growth+in+an+'airway+barrier+on+a+chip'.">The effect of membrane properties on cell growth in an 'airway barrier on a chip'.</a> Organs-on-a-Chip. 5, 10025 (2023).</li></ol>

M.R.은 Dynamic42 GmbH의 CEO이며 회사의 지분을 보유하고 있습니다. A.S.M.은 Dynamic 42 GmbH의 과학 고문이며 회사의 지분을 보유하고 있습니다.

제시된 프로토콜은 면역 능력이 있는 장-온-칩 모델을 생성하는 데 필요한 단계를 자세히 설명합니다. 면역형광 현미경 검사, 사이토카인 및 대사산물 분석, 유세포 분석, 단백질 및 유전자 분석, 투과성 측정과 같은 특정 기술과 가능한 판독 방법을 설명했습니다.
기술된 모델은 6,14 이전에 기술된 바와 같이 점액 분비, 흡수성, 장?...

OoC(Organ-on-Chip) 시스템은 기존의 2D 세포 배양과 동물 모델 간의 격차를 해소할 수 있는 새로운 3D 세포 배양 기술입니다. OoC 플랫폼은 일반적으로 멤브레인 또는 하이드로겔과 같은 다양한 골격체에서 성장한 조직 특이적 세포를 포함하는 하나 이상의 구획으로 구성됩니다1. 이 모델은 하나 이상의 정의된 유기형 기능을 모방할 수 있습니다. 펌프는 세포 배양 배지의 지속적인 미세유체 관류를 가능하게 하여 세포 폐기물을 제거하고, 세포 분화 개선을 위한 영양 및 성장 인자를 공급하고, 필수적인 생체 내 조건을 재현할 수 있습니다. 면역 세포의 통합으로 OoC 시스템은 in vitro2에서 인간의 면역 반응을 모방할 수 있습니다. 현재까지 다양한 장기와 기능 단위가 제시되었습니다1. 이러한 시스템에는 약물 검사(drug testing)5,7 및 감염 연구(infection studies)6,8를 위해 촉진될 수 있는 혈관구조(vasculature)3, 폐4, 간(liver)2,5 및 장(intestine)6의 모델이 포함된다.
여기에서는 인간 상피 세포를 통합하는 인간 장 온 칩 모델을 제시하며, 내피 내벽 및 조직 상주 대식세포와 결합된 융모와 같은 및 크립트와 같은 구조의 유기체형 3D 지형을 형성합니다. 이 모델은 미세한 슬라이드 형태의 미세유체 관류 바이오칩에서 배양됩니다. 각 바이오칩은 두 개의 개별 미세유체 공동으로 구성됩니다. 각 캐비티는 다공성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 멤브레인에 의해 상부 및 하부 챔버로 나뉩니다. 멤브레인 자체는 세포가 양쪽에서 자랄 수 있는 발판 역할도 합니다. 막의 기공은 세포 누화와 세포층 사이의 세포 이동을 가능하게 합니다. 각 챔버는 두 개의 암형 루어 잠금 장치 크기의 포트를 통해 접근할 수 있습니다. 선택적으로, 추가적인 미니 루어 잠금 장치 크기의 포트를 통해 상부 또는 하부 챔버에 접근할 수 있습니다(그림 1).
OoC 플랫폼은 단일 실험에서 얻을 수 있는 여러 판독값을 제공합니다. Intestine-on-Chip은 관류 3D 세포 배양, 유출물 분석 및 형광 현미경을 결합하여 세포 마커 발현, 대사 속도, 면역 반응, 미생물 집락 형성 및 감염, 장벽 기능 3,6,8을 평가하도록 맞춤화되었습니다. 이 모델에는 조직에 상주하는 면역 세포와 살아있는 미생물이 숙주 조직과 직접 접촉하는 것이 포함되는데, 이는 발표된 다른 모델에 비해 이점이 있다9. 또한, 상피세포는 3차원 구조로 자가조직화되어 살아있는 미생물군(living microbiota)과의 집락화에 생리학적으로 유의미한 인터페이스를 제공한다6.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>96-well plate black, clear bottom</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>10000631</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Roth</td>
			<td>3738.4</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 AffiniPure, donkey, anti-mouse IgG (H+L)</td>
			<td>Jackson Immuno Research</td>
			<td>715-545-150</td>
			<td>Secondary Antibody Vascular Staining and Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 647 AffiniPure, donkey, anti-rabbit IgG (H+L)</td>
			<td>Jackson Immuno Research</td>
			<td>711-605-152</td>
			<td>Secondary Antibody Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 647, donkey, anti-rabbit IgG (H+L)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Invitrogen</td>
			<td>A31573</td>
			<td>Secondary Antibody Vascular Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axiocam ERc5s camera</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>426540-9901-000</td>
			<td>Technical equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basal Medium MV, phenol red-free</td>
			<td>Promocell</td>
			<td>C-22225</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biochip</td>
			<td>Dynamic 42</td>
			<td>BC002</td>
			<td>Microfluidic consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA fraction V</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15260-037</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C2BBe1 (clone of Caco-2)</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-2102</td>
			<td>Epithelial Cell Source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C2432</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 Incubator</td>
			<td>Heracell</td>
			<td>150i</td>
			<td>Technical equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagen IV from human placenta</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C5533</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips (24 x 40 mm; #1.5)</td>
			<td>Menzel-Gl&#228;ser</td>
			<td>15747592</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy3 AffiniPure, donkey, anti-goat IgG (H+L)</td>
			<td>Jackson Immuno Research</td>
			<td>705-165-147</td>
			<td>Secondary Antibody Vascular Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy3 AffiniPure, donkey, anti-rat IgG (H+L)</td>
			<td>Jackson Immuno Research</td>
			<td>712-165-150</td>
			<td>Secondary Antibody Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI (4&#39;,6-Diamidin-2-phenylindol, Dilactate)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Invitrogen</td>
			<td>D3571</td>
			<td>Vascular and Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Descosept PUR</td>
			<td>Dr.Schuhmacher</td>
			<td>00-323-100</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM high glucose</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>41965-062</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM high glucose w/o phenol red</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>31053028</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS (-/-)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14190-169</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS (+/+)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14040-133</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA solution</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>15575-038</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endothelial Cell Growth Medium</td>
			<td>Promocell</td>
			<td>C-22020</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endothelial Cell Growth Medium supplement mix</td>
			<td>Promocell</td>
			<td>C-39225</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 96%, undenatured</td>
			<td>Nordbrand-Nordhausen</td>
			<td>410</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine Serum</td>
			<td>invitrogen</td>
			<td>10270106</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran (3-5 kDa)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>FD4-100MG</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent Mounting Medium</td>
			<td>Dako</td>
			<td>S3023</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gentamycin (10mg/mL)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G1272</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX Supplement (100x)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050061</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histopaque</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>10771</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoechst (bisBenzimid) H33342</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>14533</td>
			<td>Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holotransferrin (5mg/mL) Transferrin, Holo, Human Plasma</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>616397</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human recombinant GM-CSF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>300-30</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human recombinant M-CSF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>300-25</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illumination device</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>HXP 120 C</td>
			<td>Fluorescence Microscope Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Scanning Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>CLSM980</td>
			<td>Fluorescence Microscope Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lidocain hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L5647</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipopolysaccharide (LPS)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>L2630</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loftex Wipes</td>
			<td>Loftex</td>
			<td>1250115</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low attachment tubes (PS, 5 mL)</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352052</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer adapter for the top cap (M)</td>
			<td>Mo Bi Tec</td>
			<td>M3003</td>
			<td>Microfluidic consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male mini luer plugs, row of four,PP, opaque</td>
			<td>Microfluidic chipshop</td>
			<td>09-0556-0336-09</td>
			<td>Microfluidic consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM Non-Essential Amino Acids Solution</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11140</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Roth</td>
			<td>8388.2</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Axio Observer 5</td>
			<td>Fluorescence Microscope Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>Menzel</td>
			<td>MZ-0002</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monoclonal, mouse, anti-human CD68 Antibody (KP1)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Invitrogen</td>
			<td>14-0688-82</td>
			<td>Primary Antibody Vascular Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monoclonal, rat, anti-human E-Cadherin antibody (DECMA-1)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Millipore</td>
			<td>MABT26</td>
			<td>Primary Antibody Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiskan Go plate reader</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>51119300</td>
			<td>Technical equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal donkey serum</td>
			<td>Biozol</td>
			<td>LIN-END9010-10</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Sectioning</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>ApoTome</td>
			<td>Fluorescence Microscope Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plugs</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>GZ-45555-56</td>
			<td>Microfluidic consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyclonal, goat, anti-human VE-Cadherin Antibody</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>AF938</td>
			<td>Primary Antibody Vascular Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyclonal, rabbit, anti-human Von Willebrand Factor Antibody</td>
			<td>Dako</td>
			<td>A0082</td>
			<td>Primary Antibody Vascular Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyclonal, rabbit, anti-human ZO-1 antibody</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Invitrogen</td>
			<td>61-7300</td>
			<td>Primary Antibody Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Supply Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Eplax Vp232</td>
			<td>Fluorescence Microscope Setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primovert microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>415510-1101-000</td>
			<td>Technical equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reglo ICC peristaltic pump</td>
			<td>Ismatec</td>
			<td>ISM4412</td>
			<td>Technical equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SAHA (Vorinostat)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>SML0061-25MG</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saponin</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>47036</td>
			<td>Chemicals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S-Monovette, 7.5 mL Z-Gel</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>01.1602</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S-Monovette, 9.0 mL K3E</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>02.1066.001</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Pyruvate</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11360-088</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tank 4.5 mL</td>
			<td>ChipShop</td>
			<td>10000079</td>
			<td>Microfluidic consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypane blue stain 0.4%</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>T10282</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11538876</td>
			<td>Cell culture consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Dynamic 42</td>
			<td>ST001</td>
			<td>Microfluidic consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers (Pr&#228;zisionspinzette DUMONT abgewinkelt Inox08, 5/45, 0,06 mm)</td>
			<td>Roth</td>
			<td>K343.1</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheat Germ Agglutinin (WGA)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Invitrogen</td>
			<td>W32464</td>
			<td>Epithelial Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-VIVO 15</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>BE02-060F</td>
			<td>Cell culture consumables, Hematopoietic cell medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zellkultur Multiwell Platten, 24 Well, sterile</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>662 160</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zellkultur Multiwell Platten, 6 Well, sterile</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>657 160</td>
			<td>Consumables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zen Blue Software</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Version 3.7</td>
			<td>Microscopy Software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

immunocompetent intestine-on-chip model for analyzing gut mucosal immune responses

상피 3D 기관형 융모와 같은 및 크립트와 같은 구조를 재현하는 고급 intestine-on-chip 모델이 개발되었습니다. 면역 역량 모델에는 인간 제대 정맥 내피 세포(HUVEC), Caco-2 장 상피 세포, 조직 거주 대식세포 및 수지상 세포가 포함되며, 이들은 인간 장 점막의 특성을 반영하여 조직 내에서 자체 조직화됩니다. 이 플랫폼의 독특한 측면은 순환하는 인간 1차 면역 세포를 통합하여 생리학적 관련성을 향상시키는 능력입니다. 이 모델은 박테리아 및 진균 집락 형성 및 감염에 대한 장 면역 체계의 반응을 조사하도록 설계되었습니다. 확대된 캐비티 크기로 인해 이 모델은 투과 분석, 사이토카인 방출 및 면역 세포 침투와 같은 다양한 기능적 판독을 제공하며 상피 세포층에 의해 형성된 3D 구조의 면역형광 측정과 호환됩니다. 이를 통해 세포 분화 및 기능에 대한 포괄적인 통찰력을 제공합니다. intestine-on-chip 플랫폼은 미세생리학적 관류 바이오칩 플랫폼 내에서 살아있는 미생물군의 대리모와 인간 숙주 조직 간의 복잡한 상호 작용을 규명할 수 있는 잠재력을 입증했습니다.

Organ-on-Chip (OoC) systems represent an emerging technique of 3D cell culture that is capable of bridging the gap between conventional 2D cell culture and animal models. OoC platforms typically consist of one or more compartments containing tissue-specific cells grown on a wide range of scaffolds such as membranes or hydrogels1. The models are capable of mimicking one or more defined organotypic functions. Pumps enable continuous microfluidic perfusion of cell culture medium for removal of cellular waste products, supply with nutrition and growth factors for improved cellular differentiation, and recreating essential in vivo conditions. With the integration of immune cells, OoC systems can mimic human immune response in vitro2. To date, a wide range of organs and functional units have been presented1. These systems include models of the vasculature3, lung4, liver2,5, and intestine6 that can be facilitated for drug testing5,7 and infection studies6,8.
We here present a human intestine-on-chip model integrating human epithelial cells forming an organotypic 3D topography of villus-like and crypt-like structures combined with an endothelial lining and tissue-resident macrophages. The model is cultured in a microfluidically perfused biochip in the format of a microscopic slide.&#160;Each biochip consists of two separate microfluidic cavities. Each cavity is divided by a porous polyethylene terephthalate (PET) membrane into an upper and lower chamber. The membrane itself also serves as the scaffold for the cells to grow on each side. The pores of the membrane enable cellular crosstalk and cell migration between cell layers. Each chamber can be accessed by two female luer lock-sized ports. Optionally, an additional mini-luer lock-sized port can provide access to the upper or lower chamber (Figure 1).
The OoC platform offers a number of readouts that can be obtained from a single experiment. The intestine-on-chip is tailored towards combining perfused 3D cell culture, effluent analysis, and fluorescence microscopy to assess cell marker expression, metabolization rates, immune response, microbial colonization and infection, and barrier function3,6,8. The model includes tissue-resident immune cells and direct contact of living microorganisms with the host tissue, which is a benefit compared to other published models9. Further, epithelial cells self-organize into three-dimensional structures that provide a physiologically relevant interface for the colonization with a living microbiota6.

저자 스포트라이트: 감염성 질환 연구를 위한 면역 역량 있는 장기 칩 모델 개발

장 점막 면역 반응을 분석하기 위한 Immunocompetent Intestine-on-Chip 모델

이러한 대표적인 결과는 intestine-on-chip 모델의 뚜렷한 조직층을 보여줍니다. 이들은 프로토콜 섹션 11에 설명된 대로 면역형광 염색됩니다. 이미지는 epifluorescence 또는 confocal fluorescence microscope를 사용하여 z-stack으로 촬영하고 직교 투영으로 처리했습니다. 현미경 설정 및 소프트웨어에 대한 자세한 내용은 Table of Materials 를 참조하십시오. 그림 5 는 HUVEC과 대식세?...

당사의 상세 프로토콜은 3D 구조와 다양한 세포 유형으로 인간의 장 점막을 시뮬레이션하는 고급 intestine-on-chip 모델의 생성 및 사용을 간략하게 설명하여 미생물 집락화에 대한 면역 반응 및 세포 기능에 대한 심층 분석을 가능하게 합니다.

An advanced intestine-on-chip model recreating epithelial 3D organotypic villus-like and crypt-like structures has been developed. The immunocompetent ...

우리의 연구는 면역력이 있는 장기 칩 플랫폼의 개발 및 사용에 중점을 둡니다. 이러한 생리학적으로 관련성 있고 인간화된 체외 모델을 생성함으로써 복잡한 숙주-병원체 상호 작용을 연구할 수 있습니다. 우리가 만드는 지식은 전염병 치료를 위한 분자 표적을 조작하고 식별하는 데 사용할 수 있습니다.한 가지 주요 과제는 항상성 조건에서 숙주 조직과 함께 생체 내에서 살아있는 미생물군을 유지하는 것입니다. 여기에는 crypt 및 villus 구조의 organotypic 3D 지형과 미생물 집락화를 복제하는 것이 포함됩니다. Intestine-on-chip 플랫폼은 흐름을 사용하여 유기형 구조를 형성하고 박테리아의 과잉 증식을 방지함으로써 이 문제를 해결합니다.이를 통해 안정적인 배양 조건을 보장할 수 있습니다. 사용 가능한 다른 intestine-on-chip 플랫폼과 비교하여, 당사의 모델은 1차 조직에 상주하는 면역 세포를 포함하기 때문에 병원체에 대한 인간의 면역 반응에 대한 자세한 연구를 가능하게 합니다. 또한 모델 크기를 통해 하나의 단일 실험에서 여러 판독이 가능하여 전체 비용과 실험 횟수를 줄일 수 있습니다.본 연구실은 유도만능줄기세포를 이용하여 개인 맞춤형 의료를 가능하게 하는 자가 시스템을 개발하는 데 주력하고 있습니다.

immunocompetent-intestine-on-chip-model-for-analyzing-gut-mucosal

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunocompetent Intestine-on-Chip Model for Analyzing Gut Mucosal Immune Responses

1000 조회수.  Jena University Hospital. 우리의 연구는 면역력이 있는 장기 칩 플랫폼의 개발 및 사용에 중점을 둡니다. 이러한 생리학적으로 관련성 있고 인간화된 체외 모델을 생성함으로써 복잡한 숙주-병원체 상호 작용을 연구할 수 있습니다. 우리가 만드는 지식은 전염병 치료를 위한 분자 표적을 조작하고 식별하는 데 사용할 수 있습니다.한 가지 주요 과제는 항상성 조건에서 숙주 조직과 함께 생체 내?...

비디오: 저자 스포트라이트: 감염성 질환 연구를 위한 면역 역량 있는 장기 칩 모델 개발

An advanced intestine-on-chip model recreating epithelial 3D organotypic villus-like and crypt-like structures has been developed. The immunocompetent model includes Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVEC), Caco-2 intestinal epithelial cells, tissue-resident macrophages, and dendritic cells, which self-organize within the tissue, mirroring characteristics of the human intestinal mucosa. A unique aspect of this platform is its capacity to integrate circulating human primary immune cells, enhancing physiological relevance. The model is designed to investigate the intestinal immune system&#39;s response to bacterial and fungal colonization and infection. Due to its enlarged cavity size, the model offers diverse functional readouts such as permeation assays, cytokine release, and immune cell infiltration, and is compatible with immunofluorescence measurement of 3D structures formed by the epithelial cell layer. It hereby provides comprehensive insights into cell differentiation and function. The intestine-on-chip platform has demonstrated its potential in elucidating complex interactions between surrogates of a living microbiota and human host tissue within a microphysiological perfused biochip platform.

Our detailed protocol outlines the creation and use of the advanced intestine-on-chip model, which simulates human intestinal mucosa with 3D structures and various cell types, enabling in-depth analysis of immune responses and cellular functions in response to microbial colonization.