@phdthesis{Heydarian2021,
  author    = {Heydarian, Motaharehsadat},
  title     = {Development of human 3D tissue models for studying \(Neisseria\) \(gonorrhoeae\) infection},
  doi       = {10.25972/OPUS-20496},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204967},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Gonorrhea is the second most common sexually transmitted infection worldwide and is caused by Gram-negative, human-specific diplococcus Neisseria gonorrhoeae. It colonizes the mucosal surface of the female reproductive tract and the male urethra. A rapid increase in antibiotic resistance makes gonorrhea a serious threat to public health worldwide. Since N. gonorrhoeae is a human-specific pathogen, animal infection models are not able to recapitulate all the features of infection. Therefore, a realistic in vitro cell culture model is urgently required for studying the gonorrhea infection. In this study, we established and characterized three independent 3D tissue models based on the porcine small intestinal submucosa (SIS) scaffold by co-culturing human dermal fibroblasts with human colorectal carcinoma, endometrial epithelial, and male uroepithelial cells. The histological, immunohistochemical, and ultra-structural analysis showed that the 3D SIS scaffold-based models closely mimic the main characteristics of the site of gonococcal infection in the human host including the formation of epithelial monolayer, underlying connective tissue, mucus production, tight junction (TJ), and microvilli. In addition, functional analysis such as transepithelial electrical resistance (TEER) and barrier permeability indicated high barrier integrity of the cell layer. We infected the established 3D tissue models with different N. gonorrhoeae strains and derivatives presenting various phenotypes regarding adhesion and invasion. The results showed disruption of TJs and growing the interleukins production in response to the infection, which depends on the type of strain and cell. In addition, the 3D tissue models supported bacterial survival, which provided an appropriate in vitro model for long-term infection study. This could be mainly because of the high resilience of the 3D tissue models based on the SIS scaffold to the infection in terms of alteration in permeability, cell destruction, and bacterial transmigration. During gonorrhea infection, a high level of neutrophils migrates to the site of infection. The studies also showed that N. gonorrhoeae can survive or even replicate inside the neutrophils. Therefore, studying the interaction between neutrophils and N. gonorrhoeae is substantially under scrutiny. For this purpose, we generated a 3D tissue model by triple co-culturing of human primary fibroblast cells, human colorectal carcinoma cells, and human umbilical vein endothelial cells. The tissue model was subsequently infected by N. gonorrhoeae. A perfusion-based bioreactor system was employed to recreate blood flow in the side of endothelial cells and consequently study human neutrophils transmigration to the site of infection. We observed neutrophils activation upon the infection. Furthermore, we demonstrated the uptake of N. gonorrhoeae by human neutrophils and reverse transmigration of neutrophils to the basal side carrying N. gonorrhoeae. In summary, the introduced 3D tissue models in this research represent a promising tool to investigate N. gonorrhoeae infections under close-to-natural conditions.},
  subject      = {3D-Gewebemodell},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Heise2020,
  author    = {Heise, Kathrin Leonie},
  title     = {Charakterisierung eines 3D-Mikrotumormodells zur Untersuchung von Tumor-Stroma-Interaktionen},
  doi       = {10.25972/OPUS-21534},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-215347},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Tumorzellen, Stromazellen, Extrazellul{\"a}rmatrix (EZM) und l{\"o}sliche Faktoren in der Tumormikroumgebung beeinflussen und verst{\"a}rken sich gegenseitig in der Ausbildung eines malignen Ph{\"a}notyps. Sowohl die fibrotische EZM als auch eine kleine Subpopulation von pluripotenten Tumorstammzellen sind bekanntermaßen f{\"u}r die Steigerung der Tumoraggressivit{\"a}t verantwortlich. Inwiefern diese beiden unabh{\"a}ngigen Faktoren im Kontext von Brustkrebs miteinander in Beziehung stehen, ist jedoch bis heute unklar. Um untersuchen zu k{\"o}nnen, welchen Beitrag Tumorzellen, Stromazellen, EZM und l{\"o}sliche Faktoren einzeln und im Zusammenspiel zur Malignit{\"a}t eines Tumors leisten, ist die Entwicklung geeigneter in-vitro-Modelle unabdingbar. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, ein 3D-Mikrotumormodell zu generieren, in dem eine Analyse dieser genannten Faktoren stattfinden k{\"o}nnte. An diesem Modell wurden dar{\"u}ber hinaus erste Untersuchungen von im Tumorkontext bekannten EZM-Proteinen durchgef{\"u}hrt. Um die dreidimensionale Anordnung von Tumorzellen und ihrer Gewebeumgebung ad{\"a}quat wiedergeben zu k{\"o}nnen, beinhalteten die 3D-Tumorsph{\"a}roide sowohl Brustkrebszellen (MDA-MB-231) als auch Stromazellen (hASCs). Die EZM als wichtiger Bestandteil der (Tumor-) Mikroumgebung sollte {\"u}bersichtshalber durch H{\"a}matoxylin-Eosin-F{\"a}rbung und detaillierter durch immunhistochemische Analyse nach zwei verschiedenen Kulturzeitpunkten charakterisiert werden, um EZM-Ver{\"a}nderungen im zeitlichen Verlauf darzustellen. Im Fokus der Analyse standen die beiden wichtigsten profibrotischen EZM-Proteine Fibronektin und Kollagen I, die maßgeblich an der Pathogenese von Brustkrebs beteiligt sind. Zudem wurde das Vorkommen des Myofibroblastenmarkers α-SMA untersucht. An den Sph{\"a}roiden einer Kontrollgruppe, die lediglich hASCs beinhaltete, sollte vergleichend eine Analyse der genannten EZM-Proteine sowie α-SMA durchgef{\"u}hrt werden. Um schließlich den Einfluss der von Tumorzellen sezernierten l{\"o}slichen Faktoren in der Tumormikroumgebung herauszustellen, wurden Sph{\"a}roide aus hASCs in tumorkonditioniertem Medium gez{\"u}chtet und darin ebenfalls Matrixproteine und α-SMA untersucht. Abschließend erfolgte eine Korrelation der EZM-Analyse mit dem Vorhandensein von Tumorstammzellen in den 3D-Tumorsph{\"a}roiden. Daf{\"u}r wurden die Tumorstammzellen mithilfe eines GFP-basierten Reporters f{\"u}r den Stammzellmarker NANOG (NANOG-GFP-Reporterzelllinie) in mikroskopischen Aufnahmen der 3D-Tumorsph{\"a}roide nachgewiesen und im Kontext mit der EZM lokalisiert.},
  subject      = {Brustkrebs},
  language  = {de}
}