تطوير نماذج أعضاء الأمعاء لدراسة التفاعلات بين خلايا الظهارة المعوية والجراثيم الممرضة

تعد الجراثيم الممرضة المعوية سببا رئيسيا للأمراض المعوية في جميع أنحاء العالم، ومع ذلك فإن الاستراتيجيات التي تستخدمها للتغلب على دفاعات المضيف وتأسيس العدوى لا تزال غير محددة بشكل جيد. تمثل طبقة المخاط المعوي حاجزًا رئيسيًا لعدوى الجراثيم المسببة للأمراض، والتي تحمي خلايا الظهارة المعوية (IECs) من الاستعمار الميكروبي. تهدف هذه الرسالة إلى تحديد كيف تتغلب الجراثيم الممرضة المرتبطة والمفككة (A/E) مثل Citrobacter rodentium على هذا الحاجز لإصابة خلايا المضيف. لتحقيق هذا الهدف، قمت بإجراء ثلاثة أنواع من الدراسات. أولاً، استخدمت الأعضاء المعوية ثلاثية الأبعاد للكشف عن دور TLR2 في التحكم في وظيفة حاجز الظهارة المعوية. ثانياً، أنشأت نظام colonoid بواجهة هواء-سائل (ALI) ينتج طبقة مخاطية ذات تركيبة وجليكوزيلات ذات صلة فسيولوجيًا. أظهرت هذا النموذج الدور الحرج للمخاط في تأخير أو حتى منع C. rodentium من إصابة IECs، وهو ما يتماشى مع ما توصلنا إليه سابقًا من نتائج حية. أخيراً، باستخدام نظام ALI، أثبتت أن التعرض المسبق لـ C. rodentium لحمض السياليك يعزز بشكل ملحوظ قدرته على تكسير المخاط القولوني المستمد من ALI، وهو ما كان مرتبطًا بإفراز نوعين من الناقلات الذاتية لبروتينات السيرين (SPATEs) من عائلة Enterobacteriaceae، وهما Pic وEspC. بينما تم التعرف على Pic بالفعل كإنزيم ميوسيناز، حددت هذه الدراسة EspC كإنزيم جديد يكسر الميوسين، مما يمثل الفئة الأولى من SPATE التي أظهرت نشاطًا ميوسينوليتك. أكدت دراسات التعبير الخلوي والبرتينات المعاد توجيهها نشاط EspC الميوسينوليتك تجاه المخاط المستمد من ALI. في الختام، استخدمت رسالتي أنظمة أعضاء مختلفة لفهم تفاعلات الميكروبات والمضيف. سمحت لنا الأعضاء ثلاثية الأبعاد بتعريف دور TLR2 في الاستجابة للبروتينات الدهنية البكتيرية والحفاظ على وظيفة حاجز IEC. الأهم من ذلك، أن ثقافات الأعضاء المستمدة من ALI تتيح لنا الكشف عن EspC باعتباره ميوسيناز غير نمطي حاسم في مسببات الأمراض C. rodentium، مما يوضح الإمكانية الكبيرة لهذا النظام للمساعدة في تحليل التفاعلات الميكروبية المعتمدة على المخاط. لا تعمل هذه النتائج على تعزيز فهمنا الميكانيكي لديناميات الميكروبات والمضيف فحسب، بل تشير أيضًا إلى فرص نقل لتعزيز حاجز المخاط بالإضافة إلى استهداف البروتينات الميكروبية لتقليل شدة الممرض.