ABSTRACT Predicting the immunogenicity of candidate vaccines in humans remains a challenge. To address this issue, we developed a Lymphoid Organ-Chip (LO chip) model based on a microfluidic chip seeded with human PBMC at high density within a 3D collagen matrix. Perfusion of the SARS-CoV-2 Spike protein mimicked a vaccine boost by inducing a massive amplification of Spike-specific memory B cells, plasmablast differentiation, and Spike-specific antibody secretion. Features of lymphoid tissue, including the formation of activated CD4+ T cell/B cell clusters and the emigration of matured plasmablasts, were recapitulated in the LO chip. Importantly, myeloid cells were competent at capturing and expressing mRNA vectored by lipid nanoparticles, enabling the assessment of responses to mRNA vaccines. Comparison of on-chip responses to Wuhan monovalent and Wuhan/Omicron bivalent mRNA vaccine boosts showed equivalent induction of Omicron neutralizing antibodies, pointing at immune imprinting as reported in vivo . The LO chip thus represents a versatile platform suited to the preclinical evaluation of vaccine boosting strategies.

Predicting the immunogenicity of candidate vaccines in humans remains a challenge. To address this issue, we developed a lymphoid organ-chip (LO chip) model based on a microfluidic chip seeded with human PBMC at high density within a 3D collagen matrix. Perfusion of the SARS-CoV-2 spike protein mimicked a vaccine boost by inducing a massive amplification of spike-specific memory B cells, plasmablast differentiation, and spike-specific antibody secretion. Features of lymphoid tissue, including the formation of activated CD4+ T cell/B cell clusters and the emigration of matured plasmablasts, were recapitulated in the LO chip. Importantly, myeloid cells were competent at capturing and expressing mRNA vectored by lipid nanoparticles, enabling the assessment of responses to mRNA vaccines. Comparison of on-chip responses to Wuhan monovalent and Wuhan/Omicron bivalent mRNA vaccine boosts showed equivalent induction of Omicron neutralizing antibodies, pointing at immune imprinting as reported in vivo. The LO chip thus represents a versatile platform suited to the preclinical evaluation of vaccine-boosting strategies.

SUMMARY Clinical symptoms of Clostridioides difficile infection (CDI) range from diarrhea to pseudomembranous colitis. A major challenge in managing CDI is the high rate of relapse. Several studies correlate production of CDT binary toxin by clinical strains of Clostridioides difficile with higher relapse rates. Although the mechanism of action of CDT on host cells is known, its exact contribution to CDI is still unclear. To understand the physiological role of CDT during CDI, we established two hypoxic relevant intestinal models, Transwell and Microfluidic Intestine-on-Chip systems. Both were challenged with the epidemic strain UK1 CDT + and its isogenic CDT - mutant. We report that CDT binary toxin induces mucin-associated microcolonies that increase C. difficile colonization and display biofilm-like properties by enhancing C. difficile resistance to vancomycin but not to fidaxomicin, a biofilm disrupting antibiotic. Importantly, biofilm- like CDT-dependent microcolonies were also observed in the caecum and colon of infected mice. Hence, our study shows that CDT toxin induces biofilm-like microcolonies, increasing C. difficile colonization and persistence.