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Epithelium Microenvironment Interaction Laboratory (EMIL)

In the EMIL team, we use human organoid and organ-on-a-chip models to study the roles of bacteria, immune cells and other microenvironmental factors in cancer.
Organoid technology has revolutionized our ability to grow healthy and diseased human tissues in a dish, thereby enabling breakthroughs in stem cell biology and personalized medicine. Nevertheless, human tissue culture models lack many aspects of the in vivo complexity generated by interactions with diverse cell types, microbes and gradients of growth factors. With our group, we strive to dissect the impact of these interactions in (colorectal) cancer development by recreating the complexity of the tumor microenvironment step-by-step.
One of our key interests is to model microbial influences in cancer development, progression and treatment response, for which we have established long-term co-culture protocols of bacteria with human organoids (Nature Protocols 2021a). These systems enable the discovery of mechanistic links between bacteria and cancer development, as exemplified by linking a mutational signature to a specific bacterium (pks+ E. coli) for the first time (Nature 2020). We are steadily increasing the complexity of these co-cultures using organ-on-a-chip platforms and by incorporating other components from the cancer microenvironment to study their impacts in cancer. The methods we apply include state-of-the-art organoid cultures and co-cultures (Cell Host & Microbe 2021), generation and characterization of new organoid types (Cell 2020a, Nature Protocols 2021b), genetic engineering and single cell transcriptomics (Cell 2020b).

Selected Publications

Microinjection

1. Intestinal organoid co-cultures with microbes. Puschhof J*, Pleguezuelos-Manzano C*, Martinez-Silgado A, Akkerman N, Saftien A, Boot C, de Waal A, Beumer J, Dutta D, Heo I, Clevers H. Nature Protocols (2021 a)
2. Mutational signature in colorectal cancer caused by genotoxic pks+ E. coli. Pleguezuelos-Manzano C*, Puschhof J*, Rosendahl Huber A*, van Hoeck A, Wood HM, Nomburg J, Gurjao C, Manders F, Dalmasso G, Stege PB, Paganelli FL, Geurts MH, Beumer J, Mizutani T, Miao Y, van der Linden R, van der Elst S; Genomics England Research Consortium, Garcia KC, Top J, Willems RJL, Giannakis M, Bonnet R, Quirke P, Meyerson M, Cuppen E, van Boxtel R#, Clevers H#. Nature (2020)
3. Organoids and organs-on-chip: insights into human gut-microbe interactions. Puschhof J*, Pleguezuelos-Manzano C*, Clevers H. Cell Host & Microbe (2021)
4. Snake Venom Gland Organoids. Post Y*, Puschhof J*, Beumer J*, Kerkkamp HM, de Bakker MAG, Slagboom J, de Barbanson B, Wevers NR, Spijkers XM, Olivier T, Kazandjian TD, Ainsworth S, Iglesias CL, van de Wetering WJ, Heinz MC, van Ineveld RL, van Kleef RGDM, Begthel H, Korving J, Bar-Ephraim YE, Getreuer W, Rios AC, Westerink RHS, Snippert HJG, van Oudenaarden A, Peters PJ, Vonk FJ, Kool J, Richardson MK, Casewell NR, Clevers H. Cell (2020 a)
5. Snake venom gland organoids to understand venom production in vitro.
Puschhof J*, Post Y*, Beumer J*, Kerkkamp HM, Vonk FJ, Casewell NR, Richardson MK, Clevers H. Nature Protocols (2021 b)
6. High Resolution mRNA and Secretome Atlas of Human Enteroendocrine Cells. Beumer J*, Puschhof J*, Bauzá-Martinez J*, Martínez-Silgado A, Elmentaite R, James KR, Ross A, Hendriks D, Artegiani B, Busslinger G, Ponsioen B, Andersson-Rolf A, Saftien A, Boot C, Kretzschmar K, Geurts MH, Bar-Ephraim YE, Pleguezuelos-Manzano C, Post Y, Begthel H, van der Linden F, Lopez-Iglesias C, van de Wetering WJ, van der Linden R, Peters PJ, Heck AJR, Goedhart J, Snippert H, Zilbauer M, Teichmann SA, Wu W#, Clevers H#. Cell (2020 b)

Contact

Dr. Jens Puschhof
Epithelium Microenvironment Interaction Laboratory
Microbiome and Cancer Division (F220)
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
Tel: +49 6221 42-4953
E-Mail: jens.puschhof@dkfz.de

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