首页 > 技术服务 > 药物研发 > 炎症性肠病(IBD)体外病理模型

探索IBD的发病机制,特别是免疫细胞在IBD发病机制中的作用,探索开发新的IBD治疗策略,是IBD临床当中面临的一大挑战。IBD体外病理模型在解决这一挑战中具有广泛的应用前景。首先,它可以被应用于IBD创新药物研发领域,帮助研发人员评估候选药物的疗效。其次,高仿生的体外疾病模型还能够为IBD的机制研究提供重要支持。患者来源的IBD肠类器官保留了源组织的细胞异质性和病理组织学特征,可以与配对或者商用的免疫细胞进行共培养,在促进IBD新药开发和机制研究等方面具有巨大潜力。


病理模型1

IBD肠类器官模型

IBD肠类器官模型采用IBD病人来源的肠组织,经消化处理后进行体外培养构建IBD病人来源的肠类器官。

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相较于正常的肠组织样本,两例IBD肠类器官的HE染色都呈现了IBD肠炎的常见病理特征,即上皮排布较为紊乱。而且存在一定的增生和胞内囊泡结构(上图绿色箭头所示)。但正常的肠组织样本构建的类器官为正常排列的柱状上皮,且呈现规整的绒毛隐窝结构。免疫荧光结果显示,IBD肠类器官仍保持有肠道特征性的杯状细胞分化的特异性分子标志物MUC2(右图绿色荧光显示)。


病理模型2

IBD炎症损伤屏障模型

IBD肠屏障模型构建完成后,加入IBD相关炎症因子进行刺激,可以构建IBD炎症损伤屏障模型。

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炎症对照组的明场图片显示,添加了炎症因子后的肠屏障与空白对照的肠屏障模型相比,3D细胞结构出现了凋亡和脱落、屏障破损。同时,该对照组在测试终点时的TEER值显著下降;荧光黄渗透率(LY Papp)显著上升,表明IBD肠屏障出现严重破损。该模型重现了IBD病人体内肠粘膜的病变表型。

而在添加了阳性药物Tofacitinib进行共处理的炎症用药组中,明场图片显示的肠屏障形态和TEER检测值,都与空白对照组结果相似;且用药组的TEER值显著高于炎症对照组,荧光黄Papp值显著低于炎症对照组,证明IBD阳性药Tofacitinib可保护肠屏障免受炎症损伤。


病理模型3

IBD-T共培养损伤屏障模型

IBD肠屏障模型构建完成后,在共培养组中加入T细胞进行处理,可以构建IBD-T共培养损伤屏障模型。

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共培养组的明场照片显示,添加了T细胞的肠屏障模型与空白对照组相比,3D细胞结构出现了明显的凋亡脱落,以及屏障破损。同时,共培养组在测试终点时的TEER值显著下降;荧光黄渗透率(LY Papp)显著上升,表明IBD肠屏障出现严重破损。该模型重现了IBD病人体内的肠粘膜受驻留免疫细胞损伤的病变表型。而在添加了阳性药物Tofacitinib进行共培养的阳性药组中,明场图片显示的肠屏障形态、TEER检测值、以及荧光黄Papp值,都与空白对照组结果相似;且阳性药组的TEER值显著高于T细胞共培养组,荧光黄Papp值显著低于T细胞共培养组,证明IBD阳性药Tofacitinib可保护肠屏障免受免疫细胞引起的炎症损伤。


IBD肠类器官模型与IBD肠类器官-免疫细胞共培养模型在药物研发及基础研究等生物医药领域拥有广阔的应用前景:

  • 在药物研发领域,用IBD肠类器官与IBD肠类器官-免疫细胞共培养模型测试药物,比传统细胞模型和动物模型更加接近人体真实情况,大幅降低药物研发成本和周期、提高药物研发成功率。

  • 在分子机制方面,IBD肠类器官与IBD肠类器官-免疫细胞共培养模型可高度模拟IBD在肠道免疫微环境中的细胞学行为,更加仿生地呈现IBD的组织、基因组学在不同时空的异质性。并可以结合组学手段对IBD的发病机制及与免疫细胞的相互作用进行深入的探索研究,并结合药物筛选数据寻找候选药物的分子药理学机制并利用类器官模型进行验证。