基于MDCK细胞与肠道厌氧菌共培养系统的简化模型构建及宿主-微生物互作机制研究

本研究针对传统肠道共培养系统难以协调不同氧需求微生物与需氧上皮细胞共生的技术瓶颈，开发了部分油封共培养系统(POS-CCS)。研究人员以副干酪乳杆菌(L. paragasseri)和长双歧杆菌长亚种(B. longum subsp. longum)为模型菌，结合靶向16S rRNA基因V6区的多重定量PCR技术，成功实现了与MDCK细胞的动态共培养，揭示了细菌代谢与上皮屏障功能(通过TEER监测)的潜在关联，为益生菌/元研究提供了创新工具。

　　

肠道微生态研究领域长期面临一个关键挑战：如何在实验室环境中精准模拟人体肠道复杂的微需氧环境？传统体外培养系统往往难以同时满足需氧的肠上皮细胞与严格厌氧的共生菌群的生长需求，更无法实时监测多种微生物的动态变化。这种技术局限严重阻碍了宿主-微生物互作机制的深入研究，特别是对益生菌作用机理的解析。

针对这一科学难题，日本研究人员开发了创新的部分油封共培养系统(Partially Oil-Sealed Co-Culture System, POS-CCS)。这项发表在《Journal of Bioscience and Bioengineering》的研究，通过巧妙结合物理隔离与分子检测技术，建立了MDCK细胞(犬肾上皮细胞系)与两种典型肠道益生菌——副干酪乳杆菌(Lactobacillus paragasseri)和长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp. longum)的简化共培养模型。

研究团队采用三项核心技术：1) 创新的POS-CCS系统构建，通过油层调控氧梯度；2) 针对16S rRNA基因V6区的多重定量PCR(multiplex-qPCR)技术，实现多菌种同步定量；3) 跨上皮电阻(Transepithelial Electrical Resistance, TEER)实时监测上皮屏障功能。

【Validation of multiplex-qPCR for bacterial quantification】
通过特异性验证实验确认，设计的引物和探针能准确区分L. paragasseri和B. longum subsp. longum，为后续共培养定量分析奠定基础。

【Comparison of growth behaviours of mono and mixed cultures】
发现MDCK细胞的存在显著促进两种益生菌的生长，且混合培养时菌群动态呈现非叠加效应，暗示微生物间存在互作。

【Discussion】
最引人注目的发现是：共培养过程中pH值快速下降与TEER值升高呈正相关，提示细菌代谢产物可能通过酸化微环境增强上皮屏障功能。这种简化系统成功捕捉到传统单一培养无法观察到的宿主-微生物协同现象。

该研究的突破性在于：1) 首次实现需氧上皮细胞与严格厌氧菌的长期稳定共培养；2) 建立可同时监测微生物种群动态和宿主细胞功能的多参数分析平台；3) 发现pH-TEER的关联机制为益生菌调控肠道屏障提供了新解释。POS-CCS系统的模块化设计使其可扩展用于研究其他菌群组合或上皮细胞类型，对开发靶向肠道微生态的干预策略具有重要工具价值。