導入 に オルガノイド
オルガノイドは、幹細胞がマトリックスゲルに埋め込まれた三次元細胞培養物です。化学小分子阻害剤/活性剤、サイトカイン、培地添加物の影響下で、これらの培養物は臓器のような組織構造に発達します。
特徴づけ の オルガノイド
オルガノイド 持っている の 能力 に 自己再生、維持 の 生理学的 構造 そして 関数 オルガノイドは、元の組織の一部であり、「ペトリ皿の中の微小臓器」として知られています。幹細胞の自己複製、分化、自己組織化能力を利用して、オルガノイドは凍結保存され、 バイオバンク そして 拡大 無期限に。 オルガノイドは高度な複雑性を示し、従来の 2D 細胞培養と比較して、生体内の状態にさらに近くなります。
![図1. ヒト大腸腺癌細胞のオルガノイド培養[1]](https://cdn.shopify.com/s/files/1/0803/9419/1166/files/1_5935b867-79e5-4a23-859d-b65fcd8e4c44_1024x1024.png?v=1740728801)
形 1. オルガノイド 文化 の 人間 結腸 腺癌 細胞 [1]
応用 の オルガノイド
オルガノイドは、生体内環境の優れたシミュレーションを可能にし、動物モデルと細胞研究の間のギャップを埋めます。腫瘍研究、薬物スクリーニング、再生医療などの分野で強力なツールとして機能し、機能組織誘導から臨床トランスレーショナル研究まで幅広い用途があります。機能組織誘導、疾患モデリング、薬物スクリーニング、抗炎症テスト、臨床最終研究などの研究のさまざまな側面で広く使用されており、基礎研究やトランスレーショナルアプリケーションで使用されています。基礎研究とトランスレーショナルアプリケーションに大きな応用の見通しがあります。
オルガノイド培養システムと実験技術の継続的な発展により、腸（小腸/結腸）、胃、肝臓、心臓、肺、前立腺、膵臓、腎臓、乳腺、脳、網膜、内耳など、さまざまな組織や臓器にオルガノイド培養が使用されるようになりました。
腫瘍幹細胞由来オルガノイドは、腫瘍発達のメカニズムの理解、薬剤感受性のスクリーニング、精密医療と個別化診断の促進にも大きな可能性を示し始めています。CellとScienceのいくつかの論文では、腫瘍オルガノイドが抗がん剤の効果を予測する上で高い感度と特異性を持っていることが示されています。最近、腫瘍オルガノイドは、患者の抗がん剤に対する反応を予測し、個別化薬物療法の開発に役立つことが示されています。
1.発生メカニズムの研究：オルガノイドが持つ分化能力は、胚発生過程とそのメカニズムの研究に利用できます。
オルガノイドはWntやBMPなどのシグナル伝達経路によって誘導されるプロセスを制御し、脳、膵臓、胃などの臓器の発達を研究するために使用できます。 [2] [3] [4]
2.疾患損傷のモデリング：特定の疾患モデルの研究に使用できるオルガノイド誘導の特定の組織または臓器。
ビン・ジャオとシンフア・リンのチームは、ヒトのような臓器感染モデルを適用して、SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）感染と肝臓へのダメージの分子メカニズムを研究しました。これは、ネオコロナウイルスの病因とその後の薬剤開発の研究に重要なツールを提供します。 [5]
北京大学生物科学学院の鄧宏奎らの研究グループは、小分子とサイトカインを刺激に利用して、試験管内での損傷再生特性を持つ新しい小腸オルガノイド、ハイパーオルガノイドを構築した。このオルガノイドは、長期にわたる移行においてゲノムを増幅・維持し、結腸組織の損傷修復を促進し、急性大腸炎の動物モデルにおける病理学的症状を緩和できるという特徴がある。 [6]
3.再生医療：損傷または病変組織を修復または置換して正常な組織機能を回復する能力を持つ幹細胞由来オルガノイドは、他の神経変性疾患、糖尿病、心血管疾患、網膜症、脊髄損傷などの細胞治療において幅広い用途があります。
再生医療分野における新しい治療法として、DA01は小分子SB-431542（カタログ番号53004ES） 、 LDN193189（カタログ番号53012ES） 、 CHIR-99021を活用しています。
(Cat#53003ES) 、 Y-27632 (Cat#53006ES 、 Cat#52604ES) 、ソニックヘッジホッグ（Shh）タンパク質（Cat#92566ES 、 Cat#92589ES）を合成し、多能性幹細胞のドーパミン作動性ニューロンへの分化を刺激し、進行したパーキンソン病患者の脳の損傷領域に移植することで、この病気の治療に新たな方向性とアイデアを提供することを目指しています。 [7]
4.薬物の毒性と有効性の試験：オルガノイドを使用して、特定の臓器や組織における新薬の薬物動態毒性を検証し、新薬開発のためのデータサポートを提供します。
シスプラチン（シスプラチン）の腎毒性はハイマン腎オルガノイドを用いて検証された。 [ 8]
5.薬物スクリーニング：幹細胞由来オルガノイドは薬物反応のin vitro試験に使用でき、薬物スクリーニングの理論的裏付けとなる。
結腸臓器はCFTR変異を持つ患者の投与計画を研究するために使用することができ、腫瘍臓器は患者の個別投与を評価するために使用することができます。 [9]
オルガノイドの進化
オルガノイドの供給源
通常のオルガノイドは主に幹細胞から生成され、多能性幹細胞 (PSC) と成体幹細胞 (ASC) が含まれます。多能性幹細胞には、胚性幹細胞 (ESC) 、人工多能性幹細胞 (iPSC) が含まれます。多能性幹細胞と比較して、成体幹細胞はモデリングが容易で速いという利点がありますが、構築されたオルガノイド構造が比較的単純であるという欠点があります。多能性幹細胞によって構築されたオルガノイド構造はより複雑です。
オルガノイド培養
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有機タイプ |
必須S小 分子 |
必須 成長 F俳優 |
メディア そして 添加物 |
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小腸 |
Y-27632 、 SB-202190 、 A 83- 01 , ガストリン、ニコチンアミド |
EGF 、ノギン、 R-スポンジン1 、 Wnt-3a |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン、 N -2 |
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胃腸 |
Y-27632 、 SB-202190 、 A 83- 01 , ガストリン I 、ニコチンアミド |
FGF-10 、 EGF 、ノギン、 R-スポンジン1 、 Wnt- 3a |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン- ストレプトマイシン |
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肝臓病 |
Y-27632 、 A 83-01 ,ダプト, フォルスコリン、ガストリン、ニコチンアミド、プロスタグランジン E2 |
BMP-4 、 EGF 、 FGF-basic 、 FGF-10 、 HGF 、ノギン、 Wnt- 3a |
N- 2 、 ヘペス、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、 ペニシリン-ストレプトマイシン |
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腎臓 |
CHIR-99021 、レチノイン酸 |
BMP-2 、 BMP-4 、 BMP-7 、 FGF-ベーシック、 FGF-9 |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
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肺 |
CHIR-99021 、 SB-431542 |
アクチビンA 、 FGF-ベーシック、 FGF-4 、ノギン |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
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膵臓 |
ガストリンI 、 A83-01 、ニコチンアミド |
FGF-10 、 EGF 、ノギン、 R-スポンジン1 、 Wnt-3a |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
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前立腺 |
Y-27632 、 SB-202190 、 A 83-01 、ニコチンアミド、プロスタグランジンE2 、テストステロン |
EGF 、アクチビンA 、 FGF-ベーシック、 FGF-10 、ノギン、 R-スポンデイン1 、 Wnt-10b |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
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乳腺 |
Y-27632 |
ここでは、グリンβ-1 、 R-スポンジン1 、 R-スポンジン2 、ノギン、 EGF 、 FGF-ベーシック、 FGF-10 、 Wnt-3a 、プロラクチン |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
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レティナ |
CHIR-99021 、 Y-27632 |
SHH 、 Wnt-3a |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
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内耳 |
SB-431542 、 A83-01 |
BMP-4 、 FGF-基本 |
HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
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脳 |
Y-27632 、 MK-2206 、 GDC-0068 、ドルソモルフィン |
FGF-ベーシック、ノギン、 DKK-1 、 EGF 、 BDNF 、 GDNF |
B- 27 、 HEPES 、 L-アラニル-L-グルタミン溶液、ペニシリン-ストレプトマイシン |
オルガノイド培養で一般的に使用される小さな分子の概要: とても便利です。ブックマークするのを忘れないでください!
❶ Y-27632 (Cat#53006ES 、 Cat#52604ES): Rock の強力な阻害剤であり、 ATP と競合的に p160ROCK (Ki=140 nM) および ROCK-II (IC50=800 nM) を阻害し、また PRK2 (IC50= 600 nM) も阻害します。通常、シードプレートでの初回培養時に添加されますが、その後の培養では添加されません。Y-27632 (10 µM) は、ヒト胚性幹細胞を Y-27632 (10 µM) で 1 時間処理することで、幹細胞のアポトーシスを阻害し、クローニング効率を改善し、細胞の子孫を延長することができます。
推奨される作業濃度は10μMです。
❷ SB-202190（カタログ番号53005ES）：p38α/βを標的とする強力なp38 MAPKキナーゼ阻害剤。SB202190は、ヒト胚性幹細胞の心筋細胞への分化を誘導し、神経幹細胞の自己複製を促進し、胃腸および乳腺オルガノイド培養に使用できます。
推奨溶解濃度: 10 mg を 3.018 mL の DMSO 溶液を加えて 10 mM に溶解し、小分けにして -20°C で保存します。
推奨される作業濃度は10μMです。
❸ CHIR-99021（カタログ番号 53003ES）：GSK-3（GSK3α/β）の阻害剤として作用するアミノピリミジン誘導体で、ヒト胚性幹細胞の内胚葉への分化を誘導し、腎臓および網膜オルガノイド培養に使用されます。 CHIR-99021 は、他の試薬と組み合わせて、体細胞から幹細胞への再プログラミングを刺激します。
推奨溶解濃度: 5 mg を 3.58 mL の DMSO 溶液を加えて 3 mM に溶解し、小分けにして -20°C で保存します。
推奨作業濃度: 3 μM
❹ A 83-01（カタログ番号53002ES）：ALK5/4/7キナーゼ活性を阻害するアクチビン/NODAL/TGF-β経路阻害剤であり、肝臓、前立腺、乳腺オルガノイド培養に一般的に使用され、iPSCの分化を阻害し、 in vitroで細胞の自己複製を維持するためによく使用されます。推奨溶解濃度：5 mgを5.93 mLのDMSO溶液に加えて2 mMに溶解し、 -20℃で分割して保存します。（特別な注意：この製品は溶液状態では不安定なので、今すぐ使用することをお勧めします。）
推奨される作業濃度: 2 μM
❺ ガストリン I (カタログ番号 53007ES): ガストリンは、胃粘膜細胞からの胃酸の分泌を刺激する内因性胃腸ペプチドホルモンです。ガストリンはコレシストキニン B 受容体 (CCKBR) に結合し、細胞内 Ca2+ を増加させ、ホスファチジルイノシトールの産生とプロテインキナーゼ C の活性化を促進します。ガストリンは胃上皮細胞の増殖と分化にも関与しており、胃腸様臓器の研究に使用されています。培養中の腸および肝臓オルガノイドの生存期間を延ばすには、ガストリンの添加が必要です。
推奨溶解濃度: 1 mg を 1% アンモニア溶液 2.38 mL を加えて 0.2 mM に溶解し、小分けにして -20°C で保存します。
推奨される作業濃度: 10 nM
❻ ニコチンアミド ニコチンアミド (カタログ番号 51402ES): さまざまな酵素酸化還元反応に関与するビタミン B3 で、胃腸、肝臓、乳腺オルガノイド培養に使用されます。
ニコチンアミドは、サイトカインや他の生化学物質と組み合わせて使用され、抗炎症特性を発揮し、MSC のインスリン産生細胞への分化を促進し、サーチュインの活動を阻害し、オルガノイドの形成を促進してオルガノイドの寿命を延ばします。
推奨溶解濃度: 100 mg を 8.19 mL の H2O (または DMSO) を加えて 100 mM に溶解し、小分けにして -20°C で保存します。
推奨作業濃度: 10 mM
❼ フォルスコリントリコテセン（カタログ番号51001ES）：アデニル酸シクラーゼを活性化し、細胞内cAMPレベルを上昇させるために一般的に使用されます。フォルスコリンは多くの細胞タイプの分化を誘導し、PXRとFXRを活性化します。血小板抗凝固作用と降圧作用があり、他の小分子と組み合わせると、線維芽細胞のiPSCへの再プログラミングを誘導することができます。この物質は、肝臓オルガノイド培養に添加する必要があります。iPSCに再プログラムされます。肝臓様臓器培養中に添加する必要があります。推奨される作業濃度：1〜10μM
❽ プロスタグランジン E2 (カタログ番号 60810ES): プロスタグランジン E2 (PGE2) は多くの生理学的システムを調節し、特定の受容体に結合することで細胞の増殖と分化を媒介します。肝臓様および前立腺様臓器培養に添加する必要があり、平滑筋の温存、炎症、生殖能力、睡眠周期の調節、胃粘膜の完全性に関与していることが示唆されています。
推奨溶解濃度: 1 mg を 0.28 mL の DMSO 溶液に加え、10 mM に溶解し、小分けして -20°C で保存します。
推奨作業濃度: 500 nM
❾ N-アセチル-L-システイン（カタログ番号50303ES）：N-アセチル-L-システイン（NAC）は、抗酸化特性を持つ抗酸化物質グルタチオンの前駆体であり、神経細胞のアポトーシスを阻害するROS阻害剤であり、ほとんどのオルガノイド培養に添加する必要があります。
推奨溶解濃度: 2 g を 24.51 mL の H2O (または DMSO) に加え、500 mM に溶解し、小分けして -20°C で保存します。
推奨作業濃度: 1 mM
製品 おすすめ
小分子化合物（阻害剤/活性剤）
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製品名 |
カタログ番号 |
仕様 |
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レチノイン酸（レチノイン酸、レチノイン酸） |
100 500mg/日 mg/1 グ |
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あ 83-01 |
1 ミリグラム/5 ミリグラム/10 ミリグラム |
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CHIR -99021 |
2 ミリグラム/5 ミリグラム/10 ミリグラム |
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SB-431542 |
5 ミリグラム/10 50mg/50 ミリグラム |
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SB-202190 |
5 ミリグラム/10 25mg/25 ミリグラム |
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Y-27632 |
1 ミリグラム/5 ミリグラム/10 ミリグラム |
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ガストリン 私 （人間） |
1 ミリグラム/5 ミリグラム |
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MK-2206 2HCl |
1 ミリグラム/5 ミリグラム/10 ミリグラム |
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GDC-0068 （イパタセルチブ; RG7440; GDC0068) |
53009ES |
1 ミリグラム/5 ミリグラム/10 ミリグラム |
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（ドルソモルフィン 2HCl) |
53010ES |
1 ミリグラム/5 ミリグラム/10 ミリグラム |
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Y-27632 二塩酸塩 |
5 ミリグラム/10 25mg/25 ミリグラム |
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ニコチンアミド |
1 グラム/5 グ |
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ダプト (GSI-IX , LY- 374973) |
5 25mg/25 ミリグラム |
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フォルスコリン 髪 喉 |
10 50mg/50 ミリグラム/100 mg/1 グ |
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プロスタグランジン （PG） E2 プロスタグランジン E2 |
60810ES |
1 ミリグラム |
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テストステロン |
60803ES |
1 グラム/5 グ |
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ナック （N-アセチル-L-システイン） |
50303ES |
2 グ |
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レップソックス |
5 ミリグラム/10 25mg/25 ミリグラム |
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LD193189 翻訳 （DM- 3189） |
53012ES |
5 ミリグラム/10 ミリグラム |
メディアと サプリメント
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カタログ番号 |
仕様 |
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ヘペス 無料 酸 細胞 文化 学年 |
60110ES |
100 500グラムあたり グ |
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L-アラニル-L-グルタミン 解決策、 200 ミリ L-アラニル-L-グルタミン、200 mM |
60701ES |
20 mL/100 mL/500 ミリリットル |
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ペニシリン-ストレプトマイシン (100×) 、適している のために 細胞 文化 ペニシリン-ストレプトマイシン （デュアル 抗体） のために セル 文化 |
100 ミリリットル |
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B-27 無血清 中、 50 x |
60703ES |
10 ミリリットル |
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N-2 サプリメント、血清 無料、 100倍 N-2 血清 無料 添加剤、 100× |
60706ES |
5 ミリリットル |
サイトカイン
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製品名 |
カタログ番号 |
仕様 |
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組み換え 人間 アクチビン あ |
10 μg/100 μg/500 μg |
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10 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 デンマーククローネ1 |
20 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 EGF |
100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 βFGF |
10 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 FGF- 4 |
5 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 FGF- 9 |
91305ES |
5 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 FGF- 10 |
91306ES |
5 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 グローバル |
10 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 ノギン |
5 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 NRG1-ベータ1 |
10 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 R-スポンジン 1 |
92274ES |
100 μg/1 ミリグラム |
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組み換え 人間 シーッ |
5 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 バフ |
5 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 sCD40 リガンド |
10 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 BMP- 4 は |
10 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 HGF |
5 μg/100 μg/500 μg |
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組み換え 人間 BDNF |
5 μg/20 μg/100 μg |
ミニ教室：低分子化合物は、分子量が1000 Da未満（特に500 Da未満）で、生物学的活性を有する化合物です。サイトカインやタンパク質とは異なり、低分子は細胞膜を通過して細胞内に入り、生物学的機能を果たすことができます。低分子化合物は幅広いターゲットを持ち、多くの重要な研究で広く使用されています。 生命科学の分野、例えば幹細胞 細胞、オルガノイド、免疫学、神経生物学、エピジェネティクス、アポトーシス、イオンチャネル、腫瘍学、シグナル伝達。
Yeasenの低分子製品ラインは、幅広い範囲と多様性をカバーしています 製品は高純度、厳格な品質検査、品質保証、専門的な販売前および販売後の技術チーム、優れた価格と高い価格性能比を備えています。当社は、お客様の科学研究を支援するために、高品質の製品を提供することにこだわっています。
参考文献
[1] Sato T, Stange DE, et al. ヒト結腸、腺腫、腺癌、バレット上皮からの上皮オルガノイドの長期増殖。消化器病学。2011年11月;141(5):1762-72. doi:10.1053/j.gastro.2011.07.050. Epub 2011年9月2日。PMID: 21889923。
[2] Lancaster MA、Renner M、et al. 大脳オルガノイドはヒトの脳の発達と小頭症をモデル化する。Nature. 2013;501(7467):373-379. doi:10.1038/nature12517.
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