Ny innovativ cellodlingsmetod för immunologiska studier vid parasitinfektion hos häst

Senast ändrad: 01 mars 2021
Närbild på en brun häst där bara delar av ansiktet och hästen i övrigt syns, foto.

Idag utgör resistens mot avmaskningsmedel i kombination med en ökad förekomst av parasiter ett hot mot hästnäringen och god hästvälfärd. För att bättre kunna studera immunreaktioner mot parasiter i hästens tarm har ny cellodlingsmetod utvecklats och testats.

Hästens tarm exponeras för olika mikroorganismer, både gynnsamma och skadliga, samt parasiter. Cellerna i tarmens epitel (vävnad som täcker tarmens insida) är i nära kontakt med mikrofloran och de första att stöta på eventuella patogener, och epitelcellernas reaktion avgör hur immunsvaret kommer att utvecklas.

Odlade kopior av tarmepitelet

Tidigare studier av infektion och inflammation har främst utförts i blod, men immunsvaret i blodet återspeglar inte alltid immunsvaret i tarmen. I det här projektet har en ny metod utvecklats, baserad på så kallade organoider. Organoider är tredimensionella cellkulturer som innehåller några av de viktigaste funktionerna i det representerade organet, här tunntarmen.

Fördelen med denna typ av cellodlingssystem är att alla tarmens olika celltyper, exempelvis epitelceller och stamceller, finns representerade. Organoiderna odlas fram från delar av tarmen som kallas kryptor,  som isolerats från hästens tarm. Kryptorna innehåller stamceller och vid odling i närvaro av specifika tillväxtfaktorer utvecklas kryptorna till små ”kopior” av tarmepitelet. Organoider som odlats fram från tunntarmen benämns enteroider.

God modell för studier av immunologiska reaktioner i tarmen

Under projektets gång har metoden för att isolera kryptor från hästens tunntarm etablerats och kryptor från tre olika hästar har använts för att optimera metodiken för att generera enteroider.

Tester med en panel av genomiska markörer visade att enteroiderna innehåller alla celltyper testade för, och alltså är enteroidernas sammansättning av celler väldigt lik cellsammansättningen i tarmen. Det innebär alltså att enteroiderna utgör en god modell för studier av bland annat immunologiska reaktioner i tarmen.

Metodik för att fragmentera samt frysa enteroider har utvecklats inom projektet, vilket innebär att de inte alltid behöver nyskapas från kryptor.

I försöken blev enteroiderna fullvuxna efter ca 7-9 dagars odling. De fullvuxna enteroiderna kunde sedan odlas i ytterligare ett par dagar innan de behövde fragmenteras och sås ut i nytt odlingsmedium.

Mikroskopbild på en enteroid.
Enteroid efter sju dagars odling.

Tvådimensionella odlingar för mer fler studiemöjligheter

För att kunna studera interaktioner mellan tarmepitelet och yttre stimuli, till exempel från parasiter, behövs åtkomst till den luminala sidan (insidan) av epitelet. Inom ramarna för projektet har därför metodik utvecklats för att odla ut enteroiderna på ett tvådimensionellt plan. Den optimala cellkoncentrationen för utsådd samt mängden tillväxtfaktorer utvärderades.

Preliminära resultat visar att den tvådimensionella odlingen gynnar tillväxt av stam-, epitel-, proliferativa, enteroendokrina och tuftceller, medan goblet- och panetceller minskar i antal eller försvinner helt efter tre dagars odling på tvådimensionellt plan. Orsakerna bakom förändringen i cellpopulation och hur detta kan motverkas kräver fortsatta studier.

Framtida studier

Fortsättning på projektet kommer att ske löpande under år 2021. Enteroiderna planeras att karaktäriseras ytterligare med immunofluoresens. Metodikutveckling för fixering, inbäddning och snittning av enteroider har redan påbörjats.

Enteroiderna kommer under den närmaste framtiden att användas till att studera tarm-parasitinteraktioner, men framöver kommer metoden även att kunna användas för att studera en mängd olika forskningsfrågor som berör hästens tarm.  Det är också möjligt att i framtiden överföra systemet till ytterligare djurslag, exempelvis gris, ko, hund och katt.

Medverkande i projektet

  • Stina Hellman från institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap (Fakulteten för veterinärmedicin och husdjursvetenskap, SLU).
  • Caroline Fossum från institutionen för biomedicin och veterinär folkhälsovetenskap (Fakulteten för veterinärmedicin och husdjursvetenskap, SLU).