Verbund

3D -KOR - Gewinnung und Charakterisierung von 3D Organoiden aus dem Kolon von Rindern zur Untersuchung der Wechselwirkungen von Zoonoseerregern mit der Wirtsmukosa

Shigatoxin-bildende Escherichia coli (STEC) zählen weltweit zu den am häufigsten durch Lebensmittel übertragenen Erregern. Das wichtigste Reservoir für STEC stellen Wiederkäuer, vor allem Rinder, dar. Bestimmte STEC-Varianten überdauern auch über lange Zeiträume in einzelnen Rindern. Dabei müssen die Erreger eine bestimmte Nische im Tier über einen längeren Zeitraum besiedeln. Hier spielen neben der Anheftung an die Schleimhaut auch Interaktionen zwischen Bakterien und Tierzellen eine wichtige Rolle.

Stammzell-basierte „Miniorgane“, 3D Organoide genannt, werden als komplexe in vitro-Modelle zunehmend erfolgreich für die Erforschung von Krankheitsmechanismen eingesetzt. Für Rinder sind Methoden zur Erzeugung solcher 3D Organoide bisher nicht entwickelt worden. Deshalb ist das Ziel dieses Verbundes, ein dreidimensionales Zellkultursystem aus dem Darm von Rindern zu etablieren.

Die 3D Organoide sollen zur funktionellen Charakterisierung der Besiedlung und der Interaktionen der verschiedenen STEC-Varianten mit dem Darm von Wiederkäuern genutzt werden. Dabei sollen im Tier und Erreger auch Faktoren identifiziert werden, die an der dauerhaften Besiedlung beteiligt sind.

Das Vorhaben ist ein Pilotprojekt im Rahmen der Förderung der "Nationalen Forschungsplattform für Zoonosen". Die Pilotprojekte schaffen wissenschaftliche Grundlagen für weitere Forschungsarbeiten.

Die Nationale Forschungsplattform für Zoonosen, teilweise gefördert vom BMBF, ist ein Kommunikationsnetz für alle in Deutschland aktiven Arbeitsgruppen im Bereich der Zoonosenforschung.

Teilprojekte

Gewinnung und Charakterisierung von bovinen intestinalen dreidimensionalen Zellkultursystemen

Förderkennzeichen: 01KI1732A
Gesamte Fördersumme: 96.856 EUR
Förderzeitraum: 2018 - 2020
Projektleitung: Dr. Lutz Geue
Adresse: Friedrich-Loeffler-Institut Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit, Institut für molekulare Pathogenese
Naumburger Str. 96 a
07743 Jena

Gewinnung und Charakterisierung von bovinen intestinalen dreidimensionalen Zellkultursystemen

Shigatoxin-bildende Escherichia coli (STEC) zählen weltweit zu den am häufigsten durch Lebensmittel übertragenen Erregern. Beim Menschen können STEC ein breites Spektrum von Krankheiten verursachen. Das wichtigste Reservoir für STEC stellen Wiederkäuer, vor allem Rinder, dar. STEC-Klone aus Ausbrüchen mit epidemiologischer Verbindung zu Rinderherden besitzen hohes zoonotisches Potential, sind aber bei Mensch und Rind meist nur sporadisch nachweisbar. Daneben treten bei Rindern aber auch STEC-Klone auf, die über lange Zeiträume in einzelnen Rindern bzw. Rinderherden persistieren. Sie können als stille Quelle für Virulenzfaktoren bei der Entstehung neuer Ausbruchsstämme dienen. Um zu persistieren, muss ein STEC-Klon eine bestimmte Nische im Wirt über einen längeren Zeitraum kolonisieren. Hier spielen neben der Anheftung an die Mukosa auch multi-direktionale Interaktionen zwischen Bakterien und Wirtszellen eine wichtige Rolle. 2D Zellkultur-Modelle bzw. Zelllinien stellen vereinfachte in vitro-Modelle dar, die viele Facetten der gegenseitigen Wechselwirkungen nur unzureichend abbilden. Für weiterführende Aussagen, als Basis für die Konzeption von Tiermodellen bis hin zum Ersatz von Tierversuchen sind komplexere Modelle notwendig. Stammzell-basierte "Miniorgane" (3D Organoide) werden als komplexe in vitro-Modelle zunehmend erfolgreich für die Erforschung von Krankheitsmechanismen eingesetzt. Für Rinder sind Methoden zur Erzeugung solcher 3D Organoide bisher nicht entwickelt worden. Deshalb ist das Ziel dieses Pilotprojekts die Etablierung eines dreidimensionalen Zellkultursystems aus dem Kolon von Rindern. Die 3D Organoide sollen zur funktionellen Charakterisierung der Kolonisierung und der Interaktionen von persistierenden bzw. nichtpersistierenden STEC mit dem Kolon von Wiederkäuern genutzt werden sowie zur Identifizierung von Faktoren aus Erreger sowie Wirt dienen, die an der persistenten Kolonisation beteiligt sind.

Entwicklung von ´hangig drops´Organoid-Kernen aus intestinalen Fibroblasten und editierten primären Epithelzellen

Förderkennzeichen: 01KI1732B
Gesamte Fördersumme: 34.800 EUR
Förderzeitraum: 2018 - 2019
Projektleitung: PD Dr. Soroush Sharbati
Adresse: Freie Universität Berlin, Fachbereich Veterinärmedizin, Institut für Veterinär-Biochemie
Oertzenweg 19b
14163 Berlin

Entwicklung von ´hangig drops´Organoid-Kernen aus intestinalen Fibroblasten und editierten primären Epithelzellen

Shigatoxin-bildende Escherichia coli (STEC) zählen weltweit zu den am häufigsten durch Lebensmittel übertragenen Erregern. Beim Menschen können STEC ein breites Spektrum von Krankheiten verursachen. Das wichtigste Reservoir für STEC stellen Wiederkäuer, vor allem Rinder, dar. STEC-Klone aus Ausbrüchen mit epidemiologischer Verbindung zu Rinderherden besitzen hohes zoonotisches Potential, sind aber bei Mensch und Rind meist nur sporadisch nachweisbar. Daneben treten bei Rindern aber auch STEC-Klone auf, die über lange Zeiträume in einzelnen Rindern bzw. Rinderherden persistieren. Sie können als stille Quelle für Virulenzfaktoren bei der Entstehung neuer Ausbruchsstämme dienen. Um zu persistieren, muss ein STEC-Klon eine bestimmte Nische im Wirt über einen längeren Zeitraum kolonisieren. Hier spielen neben der Anheftung an die Mukosa auch multi-direktionale Interaktionen zwischen Bakterien und Wirtszellen eine wichtige Rolle. 2D Zellkultur-Modelle bzw. Zelllinien stellen vereinfachte in vitro-Modelle dar, die viele Facetten der gegenseitigen Wechselwirkungen nur unzureichend abbilden. Für weiterführende Aussagen, als Basis für die Konzeption von Tiermodellen bis hin zum Ersatz von Tierversuchen sind komplexere Modelle notwendig. Stammzell-basierte "Miniorgane" (3D Organoide) werden als komplexe in vitro-Modelle zunehmend erfolgreich für die Erforschung von Krankheitsmechanismen eingesetzt. Für Rinder sind Methoden zur Erzeugung solcher 3D Organoide bisher nicht entwickelt worden. Deshalb ist das Ziel dieses Pilotprojekts die Etablierung eines dreidimensionalen Zellkultursystems aus dem Kolon von Rindern. Die 3D Organoide sollen zur funktionellen Charakterisierung der Kolonisierung und der Interaktionen von persistierenden bzw. nichtpersistierenden STEC mit dem Kolon von Wiederkäuern genutzt werden sowie zur Identifizierung von Faktoren aus Erreger sowie Wirt dienen, die an der persistenten Kolonisation beteiligt sind.