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Title (eng)
Canine organoids for gastrointestinal disease modelling
Author
Georg Csukovich
Degree supervisor
Iwan Burgener
Degree supervisor
Bon-Kyoung Koo
Degree supervisor
Sabine Brandt
Description (eng)
PhD thesis- University of Veterinary Medicine Vienna - 2023
Abstract (eng)
The aim of this PhD thesis was to explore the potential of canine intestinal organoids as a meaningful three-dimensional disease modelling approach that is superior compared to classical two-dimensional cell culture models. We successfully established a model, which can be used to evaluate the effects of bacterial toxins on the canine intestinal epithelium. We used basal-out and apical-out organoids to analyse both the effect on the basolateral as well as the apical cell surface and found surprising differences. Toxins of Clostridioides difficile did not only show different effects depending on the exposed cell surface, but also depending on the intestinal section of which the organoids were derived from. Apart from toxin effects, the effects of controlled polarity reversal to make the apical cell surface accessible were analysed. We found that apical-out organoids stop proliferating and present higher apoptosis rates compared to basal-out controls. Furthermore, we explored the potential of organoids derived from either healthy donors or dogs diagnosed with inflammatory bowel disease to cope with reactive oxygen species. Chronic intestinal inflammation leads to excessive production of reactive oxygen species in vivo. To comprehensively model inflammation in organoids, the presence of immune cells would be inevitable. Despite this, we did find certain differences between organoids derived from intestinally healthy and IBD patients. Unexpectedly, we observed that healthy organoids seem to be slightly more sensitive to reactive oxygen species. Intestinal organoids can help to reduce the number of animals used for research purposes according to the 3R and can be used for more reliable drug discovery approaches and disease modelling in vitro in the future.
Description (deu)
PhD Arbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2023
Abstract (deu)
Das Ziel dieser PhD-Arbeit war es, das Potential von caninen intestinalen Organoiden als dreidimensionales Krankheitsmodell zu untersuchen, das diverse Vorteile gegenüber klassischen zweidimensionalen Zellkulturmodellen bietet. Wir konnten erfolgreich ein Modell entwickeln, mit dem die Effekte bakterieller Toxine auf das Darmepithel von Hunden untersucht werden können. Hierzu wurden sogenannte basal-out und apical-out Organoide verwendet, um zu untersuchen, welche Unterschiede davon abhängig bestehen, welche Seite des Epithels mit den Toxinen in Berührung kommt. Wir konnten zeigen, dass das canine Darmepithel unterschiedlich auf Toxine des Bakteriums Clostridioides difficile reagiert, wenn unterschiedliche Zelloberflächen mit den Toxinen in Berührung kommen. Zusätzlich zeigen diese Toxine unterschiedliche Effekte auf Organoide aus verschiedenen Abschnitten des Hundedarms. Bei der Verwendung von apicalout Organoiden konnte gezeigt werden, dass diese, im Gegensatz zu herkömmlichen basalout Organoiden, eine verringerte Proliferationsrate aufweisen. Jedoch sind sie nötig, um die apikale Zelloberfläche Toxinen auszusetzen. Des Weiteren erforschten wir das Potential intestinaler Organoide, reaktive Sauerstoffspezies zu eliminieren, da chronisch entzündliche Darmkrankheiten zu vermehrter Bildung reaktiver Sauerstoffspezies im Darm führen und so das Gewebe schädigen können. Um ein Entzündungsgeschehen in Organoiden vielversprechend zu modellieren ist die Präsenz von Immunzellen unabdingbar. Trotz deren Abwesenheit konnten wir bestimmte Unterschiede zwischen Organoiden von darmgesunden Hunden und jenen von IBD-Patienten nachweisen. Entgegen den Erwartungen zeigten wir, dass Organoide von gesunden Hunden empfindlicher auf reaktive Sauerstoffspezies reagieren. Intestinale Organoide tragen einen wesentlichen Beitrag dazu bei, Tierversuche und die Anzahl der verwendeten Tiere im Sinne der 3R zu reduzieren. Weiters sind sie ein sehr nützliches Modell für die zukünftige Entwicklung von Medikamenten und das Modellieren bestimmter Krankheitsprozesse in vitro.
Type (eng)
Dissertation
Language
[eng]
Persistent identifier
https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:4687
AC number
AC17667256
DOI
10.34876/az0a-qt59
Number of pages
93
Date issued
2023
License
All rights reserved