Comparative analysis of immune responses of intestinal organoids from wild rodents upon infection: Challenging the Toxoplasma gondii / house mouse model
Creators: name: Delgado Betancourt, Estefania
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2024
Subjects: subject: Toxoplasma gondii
subject: Giardia duodenalis
subject: Darmorganoide
subject: Parasit-Wirt-Interaktionen
subject: Interferon gamma
subject: Intestinal organoids
subject: Parasite-host interactions
subject: Immunity related GTPases
subject: 570 Biologie

description: Die Epithelzellen des Dünndarms bilden die Hauptinfektionsroute für viele Protozoen wie zum Beispiel Toxoplasma gondii und Giardia duodenalis. Jedoch sind die Mechanismen dieser Infektionswege unbekannt, da geeignete Modelle fehlen, welche das Darmepithel nachbilden. In der folgenden Studie wurde eine in-vitro Plattform mit Darmorganoiden (organoid derived monolayers oder ODMs) etabliert, welche man für vergleichende Studien zu Parasit-Wirt-Interaktionen anwenden kann. Das ODM-System wurde angewendet, um die Anfangsphase einer T. gondii-Infektion zu modellieren, wobei der Schwerpunkt auf die Rolle von Interferon gamma (IFNγ) und immunitätsbezogenen GTPasen (Irgs) lag. Es wurde gezeigt, dass sich die Irg-abhängige Kontrolle virulenter Toxoplasma-Stämme zwischen dem Labormausmodell und anderen wildlebenden Nagetierarten unterscheidet. Aus diesem Grund wurden Vergleiche mit Organoiden verschiedener Labormausstämme und der Rötelmaus Myodes glareolus durchgeführt. Myodes glareolus ist eine Nagetierart, von der angenommen wird, dass sie eine höhere Resistenz gegen T. gondii aufweist. Basierend auf die Resultate der quantitativen Immunofluoreszentests und qPCR dieser These, führt die Stimulation mit IFNγ zu einer tendenziell verringerten Replikation der Parasitenstämme RH und Prugniaus in M. glareolus ODMs im Vergleich zu Mus ODMs. In dieser Studie, wurde zum ersten Mal die Rolle von Irgs bei intestinalen T. gondii-Infektionen identifiziert. Zu diesem Zweck wurden Organoide von M. glareolus mit einem fluoreszierend markierten Irgb10-Protein transfiziert, wodurch gezeigt werden konnte, dass Irgb10 T. gondii-Vakuolen dekoriert, was auf eine Beteiligung des Irg-Systems hindeutet. Schließlich wurde ein Koinfektionsmodell für T. gondii und/oder G. Duodenalis in Maus-ODMs etabliert. In diesem Modell wurde gezeigt, dass T. gondii weder die Induktion der Barrierestörung durch G. duodenalis noch die Replikation von T. gondii durch G. duodenalis beeinflusst.
description: The small intestinal epithelium is the primary route of infection for many protozoan parasites such as Toxoplasma gondii and Giardia duodenalis. Understanding the mechanisms of infection with such parasites, has been hindered due to the lack of appropriate models mimicking the complexity of the intestinal epithelium. Here, an in vitro platform was established, using intestinal organoids (organoid derived monolayers or ODMs) for comparative studies on parasite-host interactions. The ODM system was used to model the events during the early phase of a T. gondii infection, focusing on the role of Interferon gamma (IFNγ) and Immunity Related GTPases (Irgs). Irg dependent control of virulent Toxoplasma strains has been shown to differ between the laboratory mouse model and other wild-derived rodent strains. How these responses occur in rodent species that do not belong to the murine family, is yet to be determined. For this reason, comparisons were made with organoids from different laboratory mice strains and the bank vole Myodes glareolus, a non-muridae rodent species assumed to be more resistant to T. gondii. Based on this thesis, stimulation with IFNγ leads to a trend of reduced replication in M. glareolus ODMs compared to Mus ODMs for both Type I parasite strain RH and for Type II strain Prugniaud, based on quantitative immunofluorescence assays and qPCR. Analysis of the role of Irgs in intestinal T. gondii infections was performed, by transfecting organoids from M. glareolus with a fluorescently labelled Irgb10 protein, showing that Irgb10 decorates T. gondii vacuoles, suggesting Irg-system involvement. Finally, a co-infection model in murine ODMs was established for T. gondii and/or G. Duodenalis. Here, it could be observed that T. gondii did not influence G. duodenalis induction of barrier breakdown nor did G. duodenalis influence T. gondii replication.