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. 2021 Sep 21;12(5):e01763-21. doi: 10.1128/mBio.01763-21

TABLE 1.

Utility of model systems for airway infection in CF

Model type System Usea
Studies of airway infection Chronic airway infection Gut-lung axis studies General infection studiesb Studies of basic microbial biology Studies of host response New antibiotic discovery New antibiotic validation
CF animal models Mouse Y Yc Y Y Y Y
Rat Y Y Y Y Y
Piglet Y F Y Y Y Y
Ferret Y F Y Y Y Y
Rabbit Y Y Y Y
Other animal models Zebra fish Y Y Y
Caenorhabditis elegans Y Y Y
Wax moth larvae Y Y Y
 
Ex vivo modelsd Porcine lung model Y to 21 days Y Y Y Y
Piglet trachea F F F F F
Human lung tissue Y F Y Y Y Y
Human cell lines Y F Y Y Y Y
Human primary cells Y F Y Y
Organoid-derived 2D cultures Y F Y Y Y Y
Human lung on chips Y F Y Y Y Y
Sputum Y F Y Y Y Y Y
 
In vitro models LB (standard lab medium) Y
Synthetic CF sputum medium Y Y Y Y Y
Conditioned medium from host cells Y F Y Y Y Y Y
Conditioned bacterial supernatant Y Y Y
Microfluidic chambers Fe F Y Y
WinCF Y F Y Y Y
Chemostats Y Y Y Y Y
Multiwell platesf Y F Y Y
 
In silico models Bioinformatics and modelling of existing datag Y Y Y Y Y Y Y
Empirical machine learning models Y Y Y Y Y Y Y
Microbial metabolic models Y Y Y Y Y Y Y
Airway transport models Y Y Y Y Y Y Y
Agent-based models Y Y Y Y Y Y Y
 
Immune system modelsh Immune cells (neutrophils, monocytes, etc.) Y Y Y Y Y Y
Primary mouse immune cells Y Y Y Y Y
Primary human immune cellsi Y Y Y Y Y
Antibodies Y Y Y Y Y Y
a

Y, yes; F, future development of this use is likely.

b

Work that is not airway specific but can help understand general virulence factors or their mechanism of action.

c

Agar bead model.

d

Classifying ex vivo versus in vitro models can sometimes be difficult. Here, we classify models as ex vivo if they comprise complex tissues or human samples and use primary cells.

e

If adapted to use (artificial) sputum.

f

Other in vitro biofilm models are also available (e.g., Calgary device, beads, tube biofilms, etc.).

g

Microbiome, metagenome, transcriptome, proteomes, chemical dynamics, fluid flow, etc., alone or in combination with clinical metadata.

h

See also animal and ex vivo models.

i

Including peripheral and alveolar cells.