Zelldifferenzierung und Selbsterneuerung in porzinen intestinalen Organoiden

Trotz vieler physiologischer und anatomischer Ähnlichkeiten, die das Schwein zu einem gut geeigneten Modelltier für den humanen Gastrointestinaltrakt machen, zeigen sich teils Unterschiede bei Infektionsgeschehen. Da die Forschung an Schweinen relativ zeitaufwändig und teuer ist, bieten sich intestinale Organoide als Ergänzung zum Tierversuch an. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, porzine intestinale Organoide zur Erforschung von Pathomechanismen zu schaffen. Im ersten Teil der Arbeit wurde deshalb beabsichtigt, ein für humane induzierte pluripotente Stammzellen beschriebenes Differenzierungsprotokoll auf porzine induzierte pluripotente Stammzellen zu übertragen. Dabei wurden verschieden Stammzellmedien und Aussaatdichten kombiniert, um die optimalen Parameter für eine hohe Ausbeute von intestinalen Organoiden herauszufinden. Es zeigte sich jedoch, dass zwar intestinale Sphäroide differenziert werden konnten, deren Anzahl jedoch vermutlich auf Grund der Qualität der porzinen induzierten pluripotenten Stammzellen stark schwankte. Daher wurden im zweiten Teil der Arbeit porzine intestinale Organoide genutzt, die aus adulten intestinalen Stammzellen differenziert worden waren. In diesen wurden vergleichend mit humanen intestinalen Organoiden, die aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen differenziert worden waren, verschieden spezialisierte Epithelzellen gezielt differenziert bzw. hochreguliert: neben der Differenzierung einer diversen Zellpopulation war die Differenzierung von Becherzellen, enteroendokrinen Zellen und M-Zellen das Ziel. Diese Zelltypen gehören zu den spezialisierten Epithelzellen, die einen Einfluss auf Infektionsgeschehen haben. Dabei zeigte sich, dass die Differenzierung der diversen Zellpopulation sowie von Becher- und enteroendokrinen Zellen in porzinen und humanen intestinalen Organoiden vergleichbar möglich ist. Das Differenzierungsmedium für M-Zellen jedoch führte zwar in humanen intestinalen Organoiden zu einem Anstieg der M-Zell-Marker auf Genebene, in porzinen intestinalen Organoiden aber konnte ein Anstieg der intestinalen Stammzellen beobachtet werden. Zusammenfassend zeigte sich, dass porzine intestinale Stammzellen zu intestinalen Organoiden differenziert werden können, aber die Anzahl der gewonnenen Sphäroide dabei hohe Schwankungen aufweist. Weiterhin zeigte sich, dass spezialisierte Epithelzellen in beiden Spezies gezielt differenziert und so vergleichbare Modelle geschaffen werden können.