Indledning til organoider
Organoider er tredimensionelle cellekulturer, hvor stamceller er indlejret i en matrixgel. Under påvirkning af kemiske småmolekylehæmmere/aktivatorer, cytokiner, og mellemstore tilsætningsstoffer, disse kulturer udvikler sig til organlignende vævsstrukturer.
Karakterisering af organoider
Organoider have de evne til selvforny, opretholde de fysiologisk struktur og fungere af kildevævet, og er kendt som "mikroorganer i en petriskål". Brug af selvfornyelsen, stamcellers differentierings- og selvorganiseringsevner, organoider kan kryokonserveres til brug som biobanker og udvidet på ubestemt tid. Organoider udviser høj kompleksitet og ligner mere in vivo-tilstanden sammenlignet med traditionelle 2D-cellekulturer.
![Figure 1. Organoid culture of human colon adenocarcinoma cells [1]](https://cdn.shopify.com/s/files/1/0803/9419/1166/files/1_5935b867-79e5-4a23-859d-b65fcd8e4c44_1024x1024.png?v=1740728801)
Figur 1. Organoid kultur af human tyktarm adenocarcinom celler [1]
Anvendelse af organoider
Organoider muliggør overlegen simulering af in vivo-miljøet, bygge bro mellem dyremodeller og cellulære undersøgelser. De tjener som kraftfulde værktøjer til tumorforskning, lægemiddelscreening, regenerativ medicin, og andre felter, med applikationer lige fra funktionel vævsinduktion til kliniske translationelle undersøgelser. og har været meget brugt i en række forskellige aspekter af forskning, såsom funktionel vævsinduktion, sygdomsmodellering, lægemiddelscreening, antiinflammatoriske tests, kliniske slutstudier og anden forskning, og er blevet brugt i grundforskning og translationelle applikationer.Det har store anvendelsesmuligheder inden for grundforskning og translationelle applikationer.
Med den løbende udvikling af organoide kultursystemer og eksperimentelle teknikker, organoide kulturer er blevet brugt til en række forskellige væv og organer, herunder tarme (tyndtarm/tyktarm), mave, lever, hjerte, lunger, prostata, bugspytkirtel, nyrer, mælkekirtler, hjerne, nethinden, og det indre øre.
Tumorstamcelle-afledte organoider er også begyndt at vise et stort potentiale i at hjælpe med at forstå mekanismen bag tumorudvikling, screening af lægemiddelfølsomhed, og fremme præcisionsmedicin og personlig diagnose. Adskillige artikler fra Cell and Science har vist, at tumororganoider har høj følsomhed og specificitet til at forudsige effektiviteten af kræftlægemidler. For nylig, tumororganoider har vist sig at være nyttige til at forudsige patienters reaktion på kræftlægemidler og hjælpe med at udvikle personlige lægemiddelregimer.
1.Undersøgelse af udviklingsmekanismer: den differentieringskapacitet, som organoider besidder, kan bruges i studiet af embryonale udviklingsprocesser og deres mekanismer.
Organoider regulerer processer induceret af signalveje såsom Wnt og BMP, som kan bruges til at studere udviklingen af organer såsom hjernen, bugspytkirtel og mave.[2][3][4]
2.Modellering af sygdomsskader: organoid-inducerede specifikke væv eller organer, der kan bruges til forskning i specifikke sygdomsmodeller.
Holdet af Bing Zhao og Xinhua Lin anvendte en menneskelignende organinfektionsmodel til at studere den molekylære mekanisme af SARS-CoV-2 (den nye coronavirus) infektion og skader på leveren, som giver et vigtigt værktøj til undersøgelse af neocoronavirus-patogenese og efterfølgende lægemiddeludvikling.[5]
Deng Hongkuis forskningsgruppe ved School of Biological Sciences ved Peking University har konstrueret en ny tyndtarmsorganoid-Hyper-organoid med skadesregenereringsegenskaber in vitro ved at bruge små molekyler og cytokiner til stimulering. Denne organoid har de karakteristika, at den er i stand til at amplificere og vedligeholde genomet i langsigtet transmigrering, fremme skadereparation af tyktarmsvæv, og lindre patologiske symptomer i dyremodeller af akut colitis.[6]
3.Regenerativ medicin: stamcelle-afledte organoider, som er i stand til at reparere eller erstatte beskadiget eller sygt væv for at genoprette normal vævsfunktion, har en bred vifte af anvendelser inden for cellulær terapi, herunder for andre neurodegenerative sygdomme, diabetes, hjerte-kar-sygdomme, retinopati og rygmarvsskader.
Som en ny terapeutisk modalitet inden for regenerativ medicin-DA01 anvender de små molekyler SB-431542 (Cat#53004ES), LDN193189 (kat#53012ES), CHIR-99021
(Kat #53003ES), og Y-27632 (kat#53006ES, Kat #52604ES), og Sonic Hedgehog (Shh) protein (kat#92566ES, Kat #92589ES), at stimulere differentieringen af pluripotente stamceller til dopaminerge neuroner og transplantation til de skadede områder af hjernen hos patienter med fremskreden Parkinsons sygdom, at give nye retninger og ideer til behandlingen af sygdommen.[7]
4.Test af lægemiddeltoksicitet og effektivitet: brug af organoider til at verificere den farmakokinetiske toksicitet af nye lægemidler i specifikke organer eller væv, yde datastøtte til udvikling af nye lægemidler.
Nefrotoksiciteten af Cisplatin (cisplatin) blev verificeret under anvendelse af Hyman renal organoid.[8]
5.Narkotikascreening: stamcelle-afledte organoider kan bruges til in vitro-test af lægemiddelresponser, yde teoretisk støtte til lægemiddelscreening
Colonorganer kan bruges til at studere doseringsregimer hos patienter med CFTR-mutationer, og tumororganer kan bruges til at vurdere individualiseret dosering hos patienter.[9]
Udviklingen af organoider
Kilder til organoider
Normale organoider stammer hovedsageligt fra stamceller, som omfatter pluripotente stamceller (PSC'er) og voksne stamceller (ASC'er), hvoraf pluripotente stamceller omfatter embryonale stamceller (ESC'er), inducerede pluripotente stamceller (inducerede pluripotente stamceller (iPSCs). Sammenlignet med pluripotente stamceller, voksne stamceller har fordelen af nem og hurtig modellering, men den ulempe, at de konstruerede organoide strukturer er relativt enkle. De organoide strukturer konstrueret af pluripotente stamceller er mere komplekse.
Organoid kultur
| Organoid Type | Påkrævet Sindkøbscenter Molecule | Påkrævet Grække Fskuespillere | Medier og Tilsætningsstoffer |
| Tyndtarm | Y-27632, SB-202190, EN 83-01, Gastrin, Nikotinamid | EGF, Noggin, R-Spondin 1, Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin, N-2 |
| Gastrisk | Y-27632, SB-202190, EN 83-01, Gastrin jeg, Nikotinamid | FGF-10, EGF, Noggin, R-Spondin 1, Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin- streptomycin |
| Liver sygdom | Y-27632, EN 83-01, DAPT, Forskolin, Gastrin, Nikotinamid, Prostaglandin E2 | BMP-4, EGF, FGF-grundlæggende, FGF-10, HGF, Noggin, Wnt-3a | N-2, HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| nyre | CHIR-99021、Retinsyre | BMP-2、BMP-4、BMP-7、FGF- grundlæggende 、FGF-9 | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| Lungs | CHIR-99021、SB-431542 | Aktivin A、FGF- grundlæggende、FGF-4、Noggin | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| Pancreas | Gastrin I、A 83-01、Nikotinamid | FGF-10、 EGF、Noggin、R-Spondin 1、Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| Prostat | Y-27632、SB-202190、A 83-01、Nikotinamid、Prostaglandin E2、Testosteron | EGF、Aktivin A、FGF- grundlæggende、FGF-10、Noggin、R-Spond i 1、Wnt-10b | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| Mamarykirtlen | Y-27632 | Her gulin β-1、R-Spondin 1、R-Spondin 2、Noggin、EGF、 FGF- grundlæggende、FGF-10、Wnt-3a、Prolactin | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| Retina | CHIR-99021、Y-27632 | SHH、Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| jegindre øre | SB-431542、A 83-01 | BMP-4、 FGF- grundlæggende | HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
| Bregn | Y-27632、MK-2206、GDC-0068、Dorsomorphin | FGF- grundlæggende、Noggin、DKK-1、 EGF、BDNF、GDNF | B-27, HEPES, L-alanyl-L-glutaminopløsning, penicillin-streptomycin |
Summary af sMall molekyler, der almindeligvis anvendes i organoid kultur: super nyttig, glem ikke at bogmærke det!
❶ Y-27632 (kat#53006ES, Kat#52604ES): Det er en potent hæmmer af rock, som hæmmer p160ROCK (Ki=140 nM) og ROCK-II (IC50=800 nM) konkurrerende med ATP, og hæmmer også PRK2 (IC50 = 600 nM), og det tilsættes normalt ved første dyrkningstid i frøpladen, men ikke i efterfølgende kultur.Y-27632 (10 µM) kan hæmme stamcelleapoptose, forbedre kloningseffektiviteten og forlænge celleafkom ved at behandle humane embryonale stamceller med Y-27632 (10 µM) i 1 time.
Den anbefalede arbejdskoncentration er 10 μM
❷ SB-202190 (kat#53005ES): En potent p38 MAPK kinaseinhibitor rettet mod p38α/β. SB202190 inducerer differentieringen af humane embryonale stamceller til kardiomyocytter, fremmer selvfornyelsen af neurale stamceller, og kan anvendes i gastrointestinale og brystorganoide kulturer.
Anbefalet opløsningskoncentration: 10 mg opløst til 10 mM ved tilsætning af 3,018 ml DMSO-opløsning og opbevaret ved -20°C i portioner.
Den anbefalede arbejdskoncentration er 10 μM
❸ CHIR-99021 (Cat# 53003ES): Et aminopyrimidinderivat, der virker som en hæmmer af GSK-3 (GSK3α/β), som inducerer differentieringen af menneskelige embryonale stamceller mod endodermen, og bruges i nyre- og retinale organoidkulturer. CHIR-99021, i kombination med andre reagenser, stimulerer omprogrammeringen af somatiske celler til stamceller.
Anbefalet opløsningskoncentration: 5 mg opløst til 3 mM ved tilsætning af 3,58 ml DMSO-opløsning og opbevaret ved -20°C i portioner.
Den ranbefalet arbejdskoncentration: 3 μM
❹ A 83-01 (Cat#53002ES): er en Activin/NODAL/TGF-β pathway-hæmmer, der hæmmer ALK5/4/7-kinaseaktivitet og bruges generelt i leveren, prostata, og mælkeorganoide kulturer, og bruges ofte til at hæmme differentieringen af iPSC'er og til at opretholde selvfornyelse af celler in vitro. Anbefalet opløsningskoncentration: 5 mg tilsat til 5,93 mL DMSO-opløsning for at opløses til 2 mM, -20 ℃ opdelt og opbevaret. (Særlig bemærkning: Dette produkt er ustabilt i opløsningstilstand, det anbefales at bruge det nu.)
Den ranbefalet arbejdskoncentration: 2 μM
❺ Gastrin I (Cat#53007ES): Gastrin er et endogent gastrointestinalt peptidhormon, der stimulerer udskillelsen af mavesyre fra maveforingsceller. Gastrin binder sig til cholecystokinin B-receptoren (CCKBR), hvilket øger intracellulær Ca2+, fremmer produktionen af phosphatidylinositol, og proteinkinase C-aktivering. Gastrin er også involveret i proliferation og differentiering af gastriske epitelceller og bruges i undersøgelsen af mave-tarm-lignende organer. Tilsætning af gastrin er påkrævet for at forlænge overlevelsen af tarm- og leverorganoider i kultur.
Anbefalet opløsningskoncentration: 1 mg opløst til 0,2 mM ved tilsætning af 2,38 ml 1% ammoniakopløsning og opbevaret ved -20°C i portioner.
Den ranbefalet arbejdskoncentration: 10 nM
❻ Nikotinamid Nikotinamid (kat. nr. 51402ES): Et B3-vitamin involveret i en række enzymatiske redoxreaktioner og bruges i mave-tarmkanalen, lever, og mælkeorganoide kulturer.
Nikotinamid bruges sammen med cytokiner og andre biokemikalier for at udøve antiinflammatoriske egenskaber og fremme differentieringen af MSC'er til insulinproducerende celler, at hæmme aktiviteten af sirtuiner, og at fremme dannelsen af organoider og forlænge organoid levetid.
Anbefalet opløsningskoncentration: 100 mg opløst til 100 mM ved tilsætning af 8,19 ml H2O (eller DMSO) og opbevaret ved -20°C i portioner.
Den ranbefalet arbejdskoncentration: 10 mM
❼ Forskolin trichothecene (Cat#51001ES): Aktiverer adenylylcyclase og bruges almindeligvis til at øge intracellulære cAMP-niveauer. Forskolin inducerer differentiering af mange celletyper og aktiverer PXR og FXR. Det har blodpladeantikoagulerende og antihypertensive virkninger og, når de kombineres med andre små molekyler, kan inducere fibroblast-omprogrammering til iPSC'er. Dette stof skal tilføjes til leverorganoide kulturer. omprogrammeret til iPSC'er. skal tilsættes under leverlignende organkultur. Anbefalet arbejdskoncentration: 1-10 μM
❽ Prostaglandin E2 (Cat#60810ES): Prostaglandin E2 (PGE2) regulerer mange fysiologiske systemer, medierer celleproliferation og -differentiering ved binding til specifikke receptorer, skal tilsættes leverlignende og prostata-lignende organkulturer, og har været impliceret i glat muskelbesparelse, betændelse, fertilitet, søvncyklusregulering og maveslimhindeintegritet.
Anbefalet opløsningskoncentration: 1 mg tilsat til 0,28 mL DMSO-opløsning opløst til 10 mM og opbevaret ved -20°C i portioner.
Anbefalet arbejdskoncentration: 500 nM
❾ N-acetyl-L-Cystein (Cat#50303ES): N-acetyl-L-cystein (NAC) er en forløber for antioxidanten glutathion, som har antioxidante egenskaber, og en ROS-hæmmer, der hæmmer apoptose i neuronale celler, og som skal tilsættes i de fleste organoide kulturer.
Anbefalet opløsningskoncentration: 2 g tilsat til 24,51 mL H2O (eller DMSO) opløst til 500 mM og opbevaret ved -20°C i portioner.
Anbefalet arbejdskoncentration: 1 mM
Produkt Recommendation
Små molekyle forbindelser (hæmmere/aktivatorer)
| Produktnavn | Katalognummer | Sspecificering |
| Retinoisk syre (retinsyre syre, retinsyre syre) | 100 mg/500 mg/1 g | |
| EN 83-01 | 1 mg/5 mg/10 mg | |
| CHIR-99021 | 2 mg/5 mg/10 mg | |
| SB-431542 | 5 mg/10 mg/50 mg | |
| SB-202190 | 5 mg/10 mg/25 mg | |
| Y-27632 | 1 mg/5 mg/10 mg | |
| Gastrin jeg (human) | 1 mg/5 mg | |
| MK-2206 2HCl | 1 mg/5 mg/10 mg | |
| GDC-0068 (Ipatasertib; RG7440; GDC0068) | 53009ES | 1 mg/5 mg/10 mg |
| (Dorsomorphin 2HCl) | 53010ES | 1 mg/5 mg/10 mg |
| Y-27632 dihydrochlorid | 5 mg/10 mg/25 mg | |
| Nikotinamid | 1 g/5 g | |
| DAPT (GSI-IX, LY-374973) | 5 mg/25 mg | |
| Forskolin Hår Hals | 10 mg/50 mg/100 mg/1 g | |
| Prostaglandin (PG) E2 Prostaglandin E2 | 60810ES | 1 mg |
| Testosteron | 60803ES | 1 g/5 g |
| NAC (N-acetyl-L-cystein) | 50303ES | 2 g |
| RepSox | 5 mg/10 mg/25 mg | |
| LDN193189 (DM-3189) | 53012ES | 5 mg/10 mg |
Medier og kosttilskud
| Katalognummer | Sspecificering | |
| HEPES Gratis Syre Celle Kultur Grad | 60110ES | 100 g/500 g |
| L-alanyl-L-glutamin løsning, 200 mM L-alanyl-L-glutamin, 200 mM | 60701ES | 20 ml/100 ml/500 ml |
| Penicillin-Streptomycin (100×), Egnet for Celle Cu lture Penicillin-Streptomycin (Dobbelt antistof) for C ell Kultur |
100 ml | |
| B-27 serumfri medium, 50 x | 60703ES | 10 ml |
| N-2 supplement, serum gratis, 100X N-2 serum gratis tilsætningsstof, 100× | 60706ES | 5 ml |
Cytokin
| Produktnavn | Katalognummer | Sspecificering |
| Rekombinant Human Activin EN | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| 10 μg/100 μg/500 μg | ||
| Rekombinant Human kr.-1 | 20 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human EGF | 100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human bFGF | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human FGF-4 | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human FGF-9 | 91305ES | 5 μg/100 μg/500 μg |
| Rekombinant Human FGF-10 | 91306ES | 5 μg/100 μg/500 μg |
| Rekombinant Human GDNF | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human Noggin | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human NRG1-beta1 | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human R-Spondin 1 | 92274ES | 100 μg/1 mg |
| Rekombinant Human Shh | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human BAFF | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human sCD40 Ligand | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human BMP-4 | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human HGF | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Human BDNF | 5 μg/20 μg/100 μg |
Mini-klasseværelse: Små molekyle forbindelser er forbindelser med molekylvægt mindre end 1000 Da (især mindre end 500 Da) og har biologisk aktivitet.I modsætning til cytokiner og proteiner, små molekyler kan trænge ind i cellen gennem cellemembranen og opfylde deres biologiske funktioner. Små molekyle forbindelser har en bred vifte af mål og har været meget brugt i mange vigtige forskning områder inden for biovidenskab, såsom stilk celler, organoider, immunologi, neurobiologi, epigenetik, apoptose, ionkanaler, onkologi og signaltransduktion.
Yeasen lille molekyle produktlinje dækker et komplet udvalg og variation af produkter, med høj renhed, streng kvalitetskontrol, kvalitetssikring, professionelt for- og eftersalgs teknisk team, og fremragende pris og høje pris-ydelsesforhold for produkterne. Vi insisterer på at betjene vores kunder med produkter af høj kvalitet for at hjælpe din videnskabelige forskning!
Referencer
[1] Sato T, Stange DE, et al. Langsigtet udvidelse af epitelorganoider fra human colon, adenom, adenocarcinom og Barretts epitel. Gastroenterologi. 2011 Nov;141(5):1762-72. doi:10.1053/j.gastro.2011.07.050. Epub 2011 2. sep. PMID: 21889923.
[2] Lancaster MA, Renner M, et al. Cerebrale organoider modellerer menneskelig hjerneudvikling og mikrocefali. Natur. 2013;501(7467):373-379. doi:10.1038/nature12517.
[3] Greggio C, et al. Kunstige tredimensionelle nicher dekonstruerer bugspytkirtlens udvikling in vitro. Udvikling. 2013.140(21):4452-4462. http://dx.doi.org/10.1242/dev.096628.
[4] McCracken KW, et al. Modellering af menneskelig udvikling og sygdom i pluripotente stamcelle-afledte gastriske organoider. natur. 2014.516(7531):400- 404. http://dx.doi.org/10.1038/nature13863.
[5] Zhao B, Ni C, et al. Rekapitulation af SARS-CoV-2-infektion og cholangiocytbeskadigelse med humane leverorganoider. Proteincelle. oktober 2020; 11(10):771-775. doi: 10.1007/s13238-020-00718-6. PMID: 32303993; PMCID: PMC7164704.
[6] Qu M, Xiong L, et al. Etablering af intestinale organoide kulturer, der modellerer skadesassocieret epitelregenerering. Cell Res. Marts 2021;31(3). 259-271. doi: 10.1038/s41422-020-00453-x. Epub 2021 8. januar. PMID:
[7] 33420425; PMCID: PMC8027647.
[8] BlueRock Therapeutics annoncerer første patient doseret med DA01 i fase 1-studie i patienter med avanceret Parkinsons sygdom. BlueRock Therapeutics pressemeddelelse: 8. juni 2021.
[9] Takasato M, Er PX, et al.Nyreorganoider fra humane iPS-celler indeholder flere afstamninger og modellerer human nefrogenese. natur. 2015.526(7574):564 -568. http://dx.doi.org/10.1038/nature15695.
[10] Spence JR, Mayhew CN, et al. Direkte differentiering af humane pluripotente stamceller til tarmvæv in vitro. Natur. 2011.470(7332):105- 109. http://dx.doi.org/10.1038/nature09691.