Выращенный в биореакторе кишечник заразили сальмонеллой

Для выращивания органоида исследователи использовали биореактор RWV

Фото: Jennifer Barrila / Biodesign Institute / Arizona State University

Ученые Университета штата Аризона и Космического центра имени Линдона Джонсона впервые вырастили органоид кишечника - 3D-культуру клеток, которая является биологической моделью настоящего органа. Используя его как платформу для исследования, биологи изучили распространение сальмонелл внутри тканей человека.

Статья с результатами работы опубликована в журнале npj Microgravity.

Органоид был создан с целью определить вклад в распространение инфекции не только макрофагов, но и других различных клеток органа. В экспериментах были проанализировано влияние на ткани со стороны нескольких штаммов сальмонелл, вызывающих гастроэнтерит и опасное для жизни заражение крови. В их числе - обладающий множественной устойчивостью к антибиотикам D23580, получивший распространение в тропической части Африки.

Для выращивания органоида исследователи использовали биореактор RWV (rotating wall vessel bioreactor). Эта технология, разработанная в НАСА, позволяет культивировать эпителиальные ткани таким образом, чтобы могли образоваться трехмерные структуры, подобные тем, что появляются при развитии зародыша. При вращении прибора воспроизводятся условия микрогравитации, которые позволяют предотвратить оседание клеток в питательной среде. В камере биореактора также присутствуют пористые шарики, служащие каркасом для растущих тканей.

Поскольку из используемых в исследовании стволовых клеток можно было получить только клетки, составляющие стенку кишечника, ученые отдельно добавляли макрофагов, чтобы сделать условия внутри органоида максимально приближенным к естественным. Кроме того исследователи меняли концентрацию кислорода, при которой в 3D-культуре размножались сальмонеллы.

Результаты исследования показали, что органоиды по-разному реагировали на используемые штаммы патогенных микроорганизмов, а также на условия, при которых протекала инфекция. Ученым впервые удалось выделить ключевые факторы, влияющие на распространение сальмонелл внутри 3D-культуры, включая антимикробное действие макрофагов (на D23580 иммунные клетки не действовали) и снабжение тканей кислородом.

Ученые надеются, что созданная ими модель станет удобной платформой изучения влияния различных инфекций на клетки кишечника. Исследователи хотят усовершенствовать органоид так, чтобы получить 3D-культуру, полностью имитирующую функции настоящего органа.

Сальмонеллы (Salmonella) - род бактерий, которые являются возбудителями таких острых кишечных инфекций, как брюшной тиф, паратифы и сальмонеллез. Эти микроорганизмы разделяют на две группы, представители одной из которых - тифоидные серовары - способны проникать внутрь макрофагов и использовать их в качестве транспорта для проникновения в стенки кишечника.