Teilprojekt eines Verbundes

Gewinnung und Charakterisierung von bovinen intestinalen dreidimensionalen Zellkultursystemen

Förderkennzeichen: 01KI1732A
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

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.