Development of a 3D mucosal tissue organoid as a model to study of chronic inflammation

Mgr. Veronika Bosáková, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Imunitní odpověď ve slizničních tkáních je klíčovým faktorem pro udržení tkáňové homeostázy. Kontrola narušené imunitní reakce je hlavním cílem terapie léčby poruch spojených s tkáňovým zánětem. Pokrok v translačním výzkumu a personalizované medicíně je však obtížný, protože chybí vhodné preklinické modely, které by úspěšně napodobovaly složitost lidských tkání, aniž by se spoléhaly na myší modely in vivo. Cílem tohoto doktorandského projektu bylo i) důkladně charakterizovat in vitro model lidské 3D tkáně, který je již v laboratoři k dispozici, ii) vytvořit metodiku umožňující účinné kokultivování organoidů s imunitními buňkami, iii) otestovat vhodnost takových preklinických modelů prostřednictvím analýzy signálních drah zapojených do průběhu zánětlivých onemocnění, jako jsou idiopatické střevní záněty (IBD), a to zejména Crohnovy choroby. V rámci tohoto projektu jsme použili nejmodernější organoidové metody, jako je RNAseq nebo funkční testy, abychom popsali úlohu MAIT buněk, cytokinu IL-26 a komunikaci v rámci osy střevo-mozek prostřednictvím serotoninu. Naše zjištění ukázala, že MAIT buňky exprimující IL-26 hrají klíčovou roli v homeostáze střevní tkáně a progresi IBD. Dále jsme popsali serotonin jako důležitý regulátor tkáňové migrace monocytů. Celkově výsledky tohoto doktorského projektu významně přispívají k našemu porozumění IBD a v konečném důsledku mohou vést k vývoji nových terapeutických strategií pro pacienty.

Abstract:

The immune response in mucosal tissues is a key factor for maintenance of tissue homeostasis. Control of impaired immune reaction is the major goal of therapies treating disorders associated with tissue inflammation. However, translational research and personalized medicine struggle to advance because of the lack of suitable preclinical models that successfully mimics the complexity of human tissues without relying on in vivo mouse models. This PhD project aimed to i) deeply characterize in vitro human 3D tissue model, already available in the laboratory, ii) establish the methodology allowing efficient engraftment of organoids with immune cells, iii) test the suitability of such preclinical models through analysis of signaling pathways involved in control of inflammatory disorders such as inflammatory bowel disease (IBD) particularly Crohn’s disease. As a result, we employed organoid state-of-art methods such as RNAseq or functional assay to describe the role of MAIT cells, IL-26 cytokine and communication within the gut-brain axis through serotonin. Our findings showed that IL-26-expressing MAIT cells have crucial role in the intestinal tissue homeostasis and progression of IBD. Furthermore, we described serotonin as an important regulator of tissue migrating monocytes. Altogether, results of this PhD project significantly contribute to our understanding of IBD and ultimately can lead to development of new therapeutic strategies for the patients.

Keywords

Chronic inflammation, Inflammatory bowel disease, Crohn’s disease, ulcerative colitis, fibrosis, MAIT cells, IL-26, mucosal organoids, iPSC-derived organoids, Chronický zánět, idiopatické střevní záněty, zánětlivé střevní onemocnění, Crohnova choroba, ulcerózní kolitida, fibróza, MAIT buňky, slizniční organoidy, iPSC-derivované organoidy

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 8. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 10. 2024
• Vedoucí: Mgr. Jan Frič, Ph.D.
• Oponent: Teresa Zelante, Ph.D., Francesco Strati, Ph.D.

Masarykova univerzita

Lékařská fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biomedicínské vědy / Biochemie a molekulární biologie