Установление и характеристика органоидов желудка, полученных от пациентов, из биопсии доброкачественного тела желудка и антрального эпителия
26 января 2024 г.
Органоиды, полученные от желудочных пациентов, находят все большее применение в исследованиях, однако формальные протоколы получения органоидов желудка человека из одноклеточных пищеварителей со стандартизированной плотностью посева отсутствуют. В данном протоколе представлен подробный метод надежного создания органоидов желудка из биопсийной ткани, полученной при эндоскопии верхних отделов желудка.
Наши исследования сосредоточены на наследственных причинах рака желудка. В частности, нас интересует наследственный диффузный рак желудка, вызванный болезнетворными вариантами в гене CDH1 или CTNNA1. Мы также исследуем роль BRCA1 и BRCA2 в риске развития рака желудка и канцерогенезе.
Органоиды все чаще используются в различных областях исследований, и гастроэнтерология не является исключением, поэтому возникает необходимость стандартизации этих методов для получения этих органоидов, в частности, желудочных органоидов, полученных от пациентов. Наш протокол предлагает пошаговый метод надежной генерации желудочных органоидов пациента из биопсии как антральной области, так и области тела желудка. В частности, мы используем подход дигестрирования одной клетки, чтобы обеспечить стандартизированный посев клеток, чтобы сделать надежное сравнение между органоидами, полученными от разных пациентов.
Наши результаты показывают, что по сравнению с желудочными органоидами, полученными от пациента из области тела желудка, органоиды из антральной области на самом деле увеличиваются в количестве и увеличиваются в размерах в течение 20 дней после первоначального посева. Эти результаты должны быть приняты во внимание исследователями, стремящимися использовать желудочные органоиды, полученные из различных областей желудка.
Обзор
Данное исследование посвящено изучению наследственных причин рака желудка с акцентом на варианты генов CDH1 и CTNNA1. В работе представлен надежный протокол получения гастральных органоидов из биопсийных тканей, полученных в ходе эндоскопии верхних отделов ЖКТ, а также продемонстрированы различия в скорости роста органоидов, полученных из антрального отдела и тела желудка.
Основные компоненты исследования
Область исследований
- Наследственные причины рака желудка
- Создание органоидов желудка
- Стандартизация биологических методов
Теоретическая часть
- Наследственный диффузный рак желудка и генетические варианты
- Использование органоидов в гастроэнтерологических исследованиях
- Стандартизированные протоколы культивирования органоидов желудка
Используемые методы
- Выделение единичных клеток из биоптатов тканей желудка
- Гастральные органоиды, полученные от пациентов, в качестве биологической модели
- Протоколы переваривания клеток и их высева в культуру
Основные результаты
- Органоиды, полученные из биопсии антрального отдела, характеризуются большим размером и более высокой скоростью роста по сравнению с органоидами из тканей тела желудка
- Значительные различия в морфологии органоидов у разных пациентов
- Стандартизированные методы позволяют проводить надежное сравнение роста органоидов
Выводы
- В данном исследовании разработан надежный метод получения органоидов желудка, что поможет в дальнейших исследованиях рака желудка.
- Результаты подчеркивают влияние происхождения ткани на рост органоидов, что имеет решающее значение для воспроизводимости экспериментов.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Стандартизированное получение и количественная оценка гастральных органоидов, полученных от пациентов из одноклеточных суспензий, отвечает критической потребности в воспроизводимых, релевантных заболеванию моделях in vitro для ранних этапов поиска лекарств и трансляционных исследований. Данный протокол позволяет надежно сравнивать рост органоидов из различных отделов желудка, что способствует механистическому снижению рисков и повышению прогностической уверенности в рабочих процессах валидации мишеней. Этот подход улучшает процесс принятия решений по портфелю разработок, обеспечивая создание надежных масштабируемых систем для функционального изучения биологии и патологии желудка.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Позволяет проводить функциональную оценку биологии эпителия желудка с использованием систем, полученных от пациентов.
- Способствует снижению механистических рисков за счет разграничения динамики роста органоидов, полученных из антрального отдела и тела желудка.
- Облегчает стандартизированную проверку гипотез на образцах пациентов и тканях различного происхождения.
- Предоставляет воспроизводимую платформу для оценки генетической и фенотипической вариабельности.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает получение валидированных, количественно определяемых культур органоидов для последующей разработки анализа.
- Гарантирует воспроизводимость за счет стандартизированного посева единичных клеток и количественной оценки роста.
- Позволяет проводить надежное сравнение эффектов соединений в органоидах из различных отделов желудка.
- Поддерживает масштабируемость и повторное использование платформы для приложений высокопроизводительного скрининга.
Трансляционные и доклинические исследования
- Обеспечивает согласованность моделей in vitro с релевантными заболеванию тканями желудка для обеспечения трансляционной преемственности.
- Позволяет осуществлять контролируемое продвижение вперед с учетом рисков за счет выявления региональных особенностей роста и морфологии.
- Способствует поиску и валидации биомаркеров в системах органоидов, соответствующих конкретному пациенту.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа открытия до доклинической валидации с использованием стандартизированных PDO.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный протокол представляет органоиды желудка, полученные из предшественников (PDO), в качестве базового инструмента — от этапа раннего поиска до доклинических исследований, что позволяет проводить исследования на основе выдвинутых гипотез и функциональную валидацию в системах, релевантных для конкретных заболеваний.
- Биология открытий: поддерживает проверку гипотез и уточнение сигнальных путей с использованием стандартизированных органоидов, полученных от пациентов.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые и количественно определяемые результаты для подготовки анализа и оценки соединений.
- Аналитика: позволяет проводить количественное измерение количества, размера и морфологии органоидов для сравнительного анализа.
- Трансляционные исследования: связывает этап открытий с доклинической работой путем моделирования специфической для каждого пациента биологии желудка.
- Корпоративное повторное использование: создает масштабируемую стандартизированную платформу для многократного использования в различных программах НИОКР.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при моделировании заболеваний желудка.
- Операционная ценность: обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые и масштабируемые рабочие процессы по созданию органоидов.
- Стратегическая ценность: улучшает принятие решений о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет обеспечения надежной биологической валидации.
- Влияние на портфель: способствует приоритизации с учетом рисков и продвижению программ по изучению заболеваний желудка.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с тканями, изоляцией одиночных клеток и методами культивирования органоидов.
- Необходим доступ к инфраструктуре для культивирования тканей, а также к инструментам количественной визуализации или измерения.
- Требуется межкомандная стандартизация плотности посева и протоколов количественной оценки роста.
- Может потребоваться адаптация для различных отделов желудка или образцов, полученных от пациентов.
- Вариабельность роста органоидов, полученных из антрального отдела и тела желудка, должна учитываться при планировании эксперимента.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:20
Isolating Single Cells from Upper Endoscopy Biopsies Derived from Gastric Patients for Organoid Generation
3:36
Embedding Gastric Biopsy‐Derived Single Cells in a Basement Membrane Matrix Dome for Organoid Generation
5:37
Routine Passaging of Patient‐Derived Gastric Organoids Through Fragmentation
