Mimicking Lung- and Gut-Pathogen Interactions Using a Hydrogel-Based Mucus Layer

연구목표

본 연구는 in vitro에서 폐, 장내를 모방한 세포-점액 환경을 이용한 병원균과 동물세포 간의 상호작용을 밝히는 것을 목표로 함. ATPS(Aqueous two phase system)을 이용하여 인간 폐, 소장 상피세포와 하이드로겔의 점액질이 조합하여 실제 체내 환경을 모방함. 병원균 생체막(Pathogen biofilm)의 독성평가 및 연구진의 강점을 이용한 포식균(Bdellovibrio and Like Organism)의 생체막 제거 및 독성 제거 효과를 평가할 것임.

연구내용

(1) Investigate different hydrogel formulations and their impact of intestinal (Caco-2) and airway (NuLi-1) epithelial cell lines, including their ability to protect the cells from PEGa. Criteria – week-long stable cell line cultures in the presence of PEG(2) Apply the best hydrogel from (1) within TAPS to study host-pathogen interactions. The results will be compared against those from typical ATPS protocolsa. For tests with intestinal cells, the pathogens will be strains of E. coli and either Yersinia pseudotuberculosis or Y. enterocoliticab. For the airway epithelial cells, we will use P. aeruginosa, the main pathogen associated with cystic fibrosis c. Criteria – (Host) Cell viability, cytokine production, multinucleation (Bacteria) Stable biofilm formation (more than a week), viability, virulence (Hydrogel) Presence of pathogens within this layer, displacement due to bacterial activities, such as burrowing(3) Evaluate the use of bacterial predators (B. bacteriovorus) to reduce both the pathogen viability and their impact on the host cells within TAPSa. Criteria – Removal of pathogenic biofilms, maintenance of host cell viability

기대효과

기존에 대장균, 단기간 생체막 상호작용 관찰에 머물러 있던 연구 수준을 병원균, 장기간 생체막 상호작용 관찰로 한 단계 끌어올리고자 함. 이는 체내 장기를 더욱 가까이 모방한 ATPS 하이드로겔 시스템을 이용하여 실현될 수 있으며, 실제 현상을 설명하는 설득력을 더할 수 있음. 궁극적으로, 미생물-동물 간의 In vivo 모델과 In vitro 모델의 간극을 줄일 발전된 In vitro모델을 제안함으로써 동물실험 전 더욱 신뢰할 수 있는 검증 시스템으로의 방법론적 향상을 기대할 수 있음.