Çalışma, İşbirlikçi Araştırma Merkezi PolyTarget 1278 (proje numarası 316213987) tarafından V.D.W. ve A.S.M. A.F. ve A.S.M. ayrıca Almanya'nın Mükemmeliyet Stratejisi - EXC 2051 - Project-ID 690 390713860. kapsamında "Balance of the Microverse" Mükemmeliyet Kümesi tarafından sağlanan mali desteği de kabul eder. Astrid Tannert ve Jena Biyofotonik ve Görüntüleme Laboratuvarı'na (JBIL) konfokal lazer tarama mikroskobu ZEISS LSM980'e erişim sağladıkları için teşekkür ederiz. Şekil 1C ve Şekil 2 Biorender.com ile oluşturulmuştur.

İmmünolojik İçgörü için Gelişmiş Çip Üzerinde Bağırsak Platformu

<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., Dynamic42 GmbH'nin CEO'sudur ve şirkette hisse sahibidir. A.S.M., Dynamic 42 GmbH'nin bilimsel danışmanıdır ve şirkette hisse sahibidir.

Sunulan protokol, çip üzerinde immünokompetan bir bağırsak modeli oluşturmak için gerekli adımları detaylandırır. İmmünofloresan mikroskobu, sitokin ve metabolit analizi, akış sitometrisi, protein ve genetik analiz ve geçirgenlik ölçümü gibi spesifik teknikleri ve olası okuma yöntemlerini tanımladık.
Açıklanan model,daha önce tarif edildiği gibi, mukus salgılayan, emici, enteroendokrin ve Paneth hücre benzeri popülasyonların y?...

Çip Üzerinde Organ (OoC) sistemleri, geleneksel 2B hücre kültürü ile hayvan modelleri arasındaki boşluğu doldurabilen, gelişmekte olan bir 3B hücre kültürü tekniğini temsil eder. OoC platformları tipik olarak, zarlar veya hidrojeller gibi çok çeşitli iskeleler üzerinde büyütülen dokuya özgü hücreleri içeren bir veya daha fazla bölmeden oluşur1. Modeller, bir veya daha fazla tanımlanmış organotipik fonksiyonu taklit etme yeteneğine sahiptir. Pompalar, hücresel atık ürünlerin uzaklaştırılması, gelişmiş hücresel farklılaşma için beslenme ve büyüme faktörleri sağlanması ve temel in vivo koşulların yeniden oluşturulması için hücre kültürü ortamının sürekli mikroakışkan perfüzyonunu sağlar. Bağışıklık hücrelerinin entegrasyonu ile OoC sistemleri, in vitro 2'de insan bağışıklık tepkisini taklit edebilir. Bugüne kadar çok çeşitli organlar ve fonksiyonel birimler sunulmuştur1. Bu sistemler, ilaç testi 5,7 ve enfeksiyon çalışmaları6,8 için kolaylaştırılabilen vaskülatür 3, akciğer4, karaciğer 2,5 ve bağırsak6 modellerini içerir.
Burada, endotel astarı ve dokuda yerleşik makrofajlarla birleştirilmiş villus benzeri ve kript benzeri yapıların organotipik bir 3D topografyasını oluşturan insan epitel hücrelerini entegre eden bir çip üzerinde insan bağırsağı modeli sunuyoruz. Model, mikroskobik bir slayt formatında mikroakışkan olarak perfüze edilmiş bir biyoçip içinde kültürlenir. Her biyoçip iki ayrı mikroakışkan boşluktan oluşur. Her boşluk, gözenekli bir polietilen tereftalat (PET) zarı ile bir üst ve alt odaya bölünür. Zarın kendisi aynı zamanda hücrelerin her iki tarafta büyümesi için iskele görevi görür. Zarın gözenekleri, hücre katmanları arasında hücresel karışmayı ve hücre göçünü mümkün kılar. Her odaya iki dişi luer kilit boyutunda bağlantı noktası ile erişilebilir. İsteğe bağlı olarak, ek bir mini-luer kilit boyutlu bağlantı noktası, üst veya alt bölmeye erişim sağlayabilir (Şekil 1).
OoC platformu, tek bir deneyden elde edilebilecek bir dizi okuma sunar. Çip üzerinde bağırsak, hücre işaretleyici ekspresyonu, metabolizasyon oranları, bağışıklık tepkisi, mikrobiyal kolonizasyon ve enfeksiyonve bariyer fonksiyonunu değerlendirmek için perfüze edilmiş 3D hücre kültürü, atık su analizi ve floresan mikroskobunu birleştirmeye yönelik olarak uyarlanmıştır 3,6,8. Model, dokuda yerleşik bağışıklık hücrelerini ve canlı mikroorganizmaların konakçı doku ile doğrudan temasını içerir, bu da yayınlanan diğer modellere kıyasla bir avantajdır9. Ayrıca, epitel hücreleri, canlı bir mikrobiyota ile kolonizasyon için fizyolojik olarak ilgili bir arayüz sağlayan üç boyutlu yapılar halinde kendi kendini organize eder6.

<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

Epitelyal 3D organotipik, villus benzeri ve kript benzeri yapıları yeniden oluşturan gelişmiş bir çip üzerinde bağırsak modeli geliştirilmiştir. İmmünkompetan model, İnsan Göbek Veni Endotel Hücreleri (HUVEC), Caco-2 bağırsak epitel hücreleri, dokuda yerleşik makrofajlar ve doku içinde kendi kendini organize eden, insan bağırsak mukozasının özelliklerini yansıtan dendritik hücreleri içerir. Bu platformun benzersiz bir yönü, dolaşımdaki insan birincil bağışıklık hücrelerini entegre etme ve fizyolojik alaka düzeyini artırma kapasitesidir. Model, bağırsak bağışıklık sisteminin bakteri ve mantar kolonizasyonu ve enfeksiyonuna tepkisini araştırmak için tasarlanmıştır. Genişletilmiş boşluk boyutu nedeniyle model, geçirgenlik deneyleri, sitokin salınımı ve bağışıklık hücresi infiltrasyonu gibi çeşitli fonksiyonel okumalar sunar ve epitel hücre tabakası tarafından oluşturulan 3D yapıların immünofloresan ölçümü ile uyumludur. Bu vesileyle, hücre farklılaşması ve işlevi hakkında kapsamlı bilgiler sağlar. Çip üzerinde bağırsak platformu, mikrofizyolojik perfüze edilmiş bir biyoçip platformu içinde canlı bir mikrobiyotanın vekilleri ile insan konak dokusu arasındaki karmaşık etkileşimleri aydınlatmadaki potansiyelini göstermiştir.

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.

Yazar Spotlight: Bulaşıcı Hastalık Araştırmaları için İmmün Yetmezlik Çip Üzerinde Organ Modellerinin Geliştirilmesi

Bağırsak mukozal bağışıklık tepkilerini analiz etmek için immünokompetan çip üzerinde bağırsak modeli

Our research focuses on the development and use of immunocompetent organ-on-chip platforms. By creating these physiologically relevant, humanized in vitro models, we are able to study the complex host-pathogen interaction. The knowledge we create can be used to manipulate and identify molecular targets for the therapy of infectious diseases.One key challenge is maintaining a living microbiota under homeostatic conditions alongside host tissue in vitro. This includes replicating the organotypic 3D topography of crypt and villus structures and their microbial colonization. Intestine-on-chip platforms address this by using flow to shape the organotypic structures and prevent bacterial overgrowth.This ensures stable culture conditions. Compared to other available intestine-on-chip platforms, our model enables the detailed study of the human immune response to pathogens due to the inclusion of primary tissue-resident immune cells. Additionally, the model size enables multiple readouts in one single experiment, reducing the overall cost and number of experiments.Our laboratory is focusing on using induced pluripotent stem cells to develop autologous systems that enable personalized medicine.

Bu temsili sonuçlar, çip üzerinde bağırsak modelinin farklı doku katmanlarını gösterir. Protokol bölüm 11'de tarif edildiği gibi immünofloresan lekelidirler. Görüntüler epifloresan veya konfokal floresan mikroskobu ile z-yığınları olarak çekildi ve ortogonal bir projeksiyona işlendi. Mikroskobik kurulum ve yazılım hakkında ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın. Şekil 5, HUVEC'ler ve makrofajlardan oluşan bariyer oluşturan bir endotelyal tek ...

Ayrıntılı protokolümüz, insan bağırsak mukozasını 3D yapılar ve çeşitli hücre tipleri ile simüle eden, mikrobiyal kolonizasyona yanıt olarak bağışıklık tepkilerinin ve hücresel fonksiyonların derinlemesine analizini sağlayan gelişmiş çip üzerinde bağırsak modelinin oluşturulmasını ve kullanımını özetlemektedir.

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

Araştırmamız, immünokompetan çip üzerinde organ platformlarının geliştirilmesi ve kullanımına odaklanmaktadır. Bu fizyolojik olarak ilgili, insancıllaştırılmış in vitro modeller oluşturarak, karmaşık konak-patojen etkileşimini inceleyebiliyoruz. Yarattığımız bilgi, bulaşıcı hastalıkların tedavisi için moleküler hedefleri manipüle etmek ve tanımlamak için kullanılabilir.En önemli zorluklardan biri, in vitro olarak konak dokusunun yanı sıra homeostatik koşullar altında canlı bir mikrobiyotayı korumaktır. Bu, kript ve villus yapılarının organotipik 3D topografyasının ve bunların mikrobiyal kolonizasyonunun çoğaltılmasını içerir. Çip üzerinde bağırsak platformları, organotipik yapıları şekillendirmek ve bakteri üremesini önlemek için akış kullanarak bunu ele alır.Bu, stabil kültür koşulları sağlar. Mevcut diğer çip üzerinde bağırsak platformlarıyla karşılaştırıldığında, modelimiz, birincil dokuda yerleşik bağışıklık hücrelerinin dahil edilmesi nedeniyle patojenlere karşı insan bağışıklık tepkisinin ayrıntılı olarak incelenmesini sağlar. Ek olarak, model boyutu tek bir denemede birden fazla okumaya olanak tanıyarak toplam maliyeti ve deney sayısını azaltır.Laboratuvarımız, kişiselleştirilmiş tıbbı mümkün kılan otolog sistemler geliştirmek için indüklenmiş pluripotent kök hücreleri kullanmaya odaklanmaktadır.

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

802 Görüntüleme.  Jena University Hospital. Araştırmamız, immünokompetan çip üzerinde organ platformlarının geliştirilmesi ve kullanımına odaklanmaktadır. Bu fizyolojik olarak ilgili, insancıllaştırılmış in vitro modeller oluşturarak, karmaşık konak-patojen etkileşimini inceleyebiliyoruz. Yarattığımız bilgi, bulaşıcı hastalıkların tedavisi için moleküler hedefleri manipüle etmek ve tanımlamak için kullanılabilir.En önemli zorluklardan biri, in vitro olarak konak dokusunun yanı sıra homeost...

Video: Yazar Spotlight: Bulaşıcı Hastalık Araştırmaları için İmmün Yetmezlik Çip Üzerinde Organ Modellerinin Geliştirilmesi

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.