Introduktion till organoider
Organoider är tredimensionella cellkulturer där stamceller är inbäddade i en matrisgel. Under påverkan av kemiska småmolekylära inhibitorer/aktivatorer, cytokiner, och medelstora tillsatser, dessa kulturer utvecklas till organliknande vävnadsstrukturer.
Karakterisering av organoider
Organoider ha de förmåga till självförnyelse, upprätthålla de fysiologisk strukturera och fungera av källvävnaden, och är kända som "mikroorgan i en petriskål". Använder självförnyelsen, stamcellers differentierings- och självorganiseringsförmåga, organoider kan kryokonserveras för användning som biobanker och utökas obegränsat. Organoider uppvisar hög komplexitet och liknar mer in vivo-tillståndet jämfört med traditionella 2D-cellkulturer.
![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 av mänsklig kolon adenokarcinom celler [1]
Ansökan av organoider
Organoider möjliggör överlägsen simulering av miljön in vivo, överbrygga klyftan mellan djurmodeller och cellulära studier. De fungerar som kraftfulla verktyg för tumörforskning, drogscreening, regenerativ medicin, och andra områden, med tillämpningar som sträcker sig från funktionell vävnadsinduktion till kliniska translationsstudier. och har använts i stor utsträckning i en mängd olika aspekter av forskning, såsom funktionell vävnadsinduktion, sjukdomsmodellering, drogscreening, antiinflammatoriska tester, kliniska slutstudier och annan forskning, och har använts i grundforskning och translationella tillämpningar.Det har stora tillämpningsmöjligheter inom grundforskning och translationella tillämpningar.
Med den kontinuerliga utvecklingen av organoida odlingssystem och experimentella tekniker, organoida kulturer har använts för en mängd olika vävnader och organ, inklusive tarmar (tunntarm/tjocktarm), mage, lever, hjärta, lungor, prostata, pankreas, njurar, bröstkörtlar, hjärna, retina, och innerörat.
Tumörstamcellshärledda organoider har också börjat visa stor potential för att hjälpa till att förstå mekanismen för tumörutveckling, screening av läkemedelskänslighet, och främja precisionsmedicin och personlig diagnostik. Flera artiklar från Cell and Science har visat att tumörorganoider har hög känslighet och specificitet för att förutsäga effektiviteten av läkemedel mot cancer. Nyligen, tumörorganoider har visat sig vara användbara för att förutsäga patienters svar på cancerläkemedel och hjälpa till att utveckla personliga läkemedelsregimer.
1.Studie av utvecklingsmekanismer: den differentieringsförmåga som organoider besitter kan användas i studiet av embryonala utvecklingsprocesser och deras mekanismer.
Organoider reglerar processer som induceras av signalvägar som Wnt och BMP, som kan användas för att studera utvecklingen av organ som hjärnan, bukspottkörteln och magen.[2][3][4]
2.Modellering av sjukdomsskador: organoid-inducerade specifika vävnader eller organ som kan användas för forskning i specifika sjukdomsmodeller.
Teamet av Bing Zhao och Xinhua Lin tillämpade en människoliknande organinfektionsmodell för att studera den molekylära mekanismen för SARS-CoV-2 (det nya coronaviruset) infektion och skador på levern, vilket ger ett viktigt verktyg för studiet av neocoronaviruspatogenes och efterföljande läkemedelsutveckling.[5]
Deng Hongkuis forskargrupp vid School of Biological Sciences vid Peking University har konstruerat en ny tunntarmsorganoid-Hyperorganoid med skaderegenererande egenskaper in vitro genom att använda små molekyler och cytokiner för stimulering. Denna organoid har egenskaperna att kunna amplifiera och bibehålla genomet vid långvarig transmigration, främja skadereparation av tjocktarmsvävnader, och lindra patologiska symtom i djurmodeller av akut kolit.[6]
3.Regenerativ medicin: stamcellshärledda organoider, som är kapabla att reparera eller ersätta skadade eller sjuka vävnader för att återställa normal vävnadsfunktion, har ett brett utbud av tillämpningar inom cellterapi, inklusive för andra neurodegenerativa sjukdomar, diabetes, hjärt-kärlsjukdomar, retinopati och ryggradsskador.
Som en ny terapeutisk modalitet inom området regenerativ medicin använder DA01 de små molekylerna SB-431542 (Cat#53004ES), LDN193189 (Katt#53012ES), CHIR-99021
(Katt#53003ES), och Y-27632 (Cat#53006ES, Katt#52604ES), och Sonic Hedgehog (Shh) protein (Cat #92566ES, Katt#92589ES), för att stimulera differentieringen av pluripotenta stamceller till dopaminerga neuroner och transplantation till de skadade områdena i hjärnan hos patienter med avancerad Parkinsons sjukdom, att ge nya riktningar och idéer för behandlingen av sjukdomen.[7]
4.Läkemedelstoxicitet och effekttestning: användning av organoider för att verifiera den farmakokinetiska toxiciteten hos nya läkemedel i specifika organ eller vävnader, tillhandahålla datastöd för utveckling av nya läkemedel.
Nefrotoxiciteten av Cisplatin (cisplatin) verifierades med användning av Hyman renal organoid.[8]
5.Drogscreening: stamcellshärledda organoider kan användas för in vitro-testning av läkemedelssvar, ge teoretiskt stöd för drogscreening
Kolonorgan kan användas för att studera doseringsregimer hos patienter med CFTR-mutationer, och tumörorgan kan användas för att bedöma individualiserad dosering hos patienter.[9]
Utvecklingen av organoider
Källor till organoider
Normala organoider härrör huvudsakligen från stamceller, som inkluderar pluripotenta stamceller (PSC) och vuxna stamceller (ASC), varav pluripotenta stamceller inkluderar embryonala stamceller (ESC), inducerade pluripotenta stamceller (Inducerade pluripotenta stamceller (iPSCs). Jämfört med pluripotenta stamceller, vuxna stamceller har fördelen av enkel och snabb modellering, men nackdelen att de konstruerade organoida strukturerna är relativt enkla. De organoida strukturerna som konstrueras av pluripotenta stamceller är mer komplexa.
Organoid kultur
| Organoid Typ | Nödvändig Sköpcenter Molecule | Nödvändig Grad Fskådespelare | Media och Tillsatser |
| Tunntarmen | Y-27632, SB-202190, A 83-01, Gastrin, Nikotinamid | EGF, Noggin, R-Spondin 1, Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin, N-2 |
| Gastrik | Y-27632, SB-202190, A 83-01, Gastrin jag, Nikotinamid | FGF-10, EGF, Noggin, R-Spondin 1, Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin- streptomycin |
| Liver sjukdom | Y-27632, A 83-01, DAPT, Forskolin, Gastrin, Nikotinamid, Prostaglandin E2 | BMP-4, EGF, FGF-grundläggande, FGF-10, HGF, Noggin, Wnt-3a | N-2, HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| njure | CHIR-99021、Retinsyra | BMP-2、BMP-4、BMP-7、FGF- grundläggande 、FGF-9 | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| Lungs | CHIR-99021、SB-431542 | Aktivin A、FGF- grundläggande、FGF-4、Noggin | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| Pankreas | Gastrin I、A 83-01、Nikotinamid | FGF-10、 EGF、Noggin、R-Spondin 1、Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| Prostat | Y-27632、SB-202190、A 83-01、Nikotinamid、Prostaglandin E2、Testosteron | EGF、Aktivin A、FGF- grundläggande、FGF-10、Noggin、R-Spond i 1、Wnt-10b | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| Mammary körtel | Y-27632 | Här gulin β-1、R-Spondin 1、R-Spondin 2、Noggin、EGF、 FGF- grundläggande、FGF-10、Wnt-3a、Prolaktin | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| Retina | CHIR-99021、Y-27632 | SHH、Wnt-3a | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| jagnnerörat | SB-431542、A 83-01 | BMP-4、 FGF- grundläggande | HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
| Bregn | Y-27632、MK-2206、GDC-0068、Dorsomorfin | FGF- grundläggande、Noggin、DKK-1、 EGF、BDNF、GDNF | B-27, HEPES, L-alanyl-L-glutaminlösning, penicillin-streptomycin |
Summary av smallmolekyler som vanligtvis används i organoidkultur: super användbar, glöm inte att bokmärka det!
❶ Y-27632 (Katt#53006ES, Cat#52604ES): Det är en potent hämmare av Rock, som hämmar p160ROCK (Ki=140 nM) och ROCK-II (IC50=800 nM) konkurrerande med ATP, och hämmar även PRK2 (IC50= 600 nM), och det tillsätts vanligtvis vid första odlingstillfället i fröplattan, men inte i efterföljande kultur.Y-27632 (10 µM) kan hämma stamcellsapoptos, förbättra kloningseffektiviteten och förlänga cellavkomma genom att behandla mänskliga embryonala stamceller med Y-27632 (10 µM) i 1 timme.
Den rekommenderade arbetskoncentrationen är 10 μM
❷ SB-202190 (Cat#53005ES): En potent p38 MAPK-kinashämmare riktad mot p38α/β. SB202190 inducerar differentieringen av mänskliga embryonala stamceller till kardiomyocyter, främjar självförnyelsen av neurala stamceller, och kan användas i gastrointestinala och bröstorganoida kulturer.
Rekommenderad upplösningskoncentration: 10 mg löst till 10 mM genom att tillsätta 3,018 ml DMSO-lösning och förvaras vid -20°C i portioner.
Den rekommenderade arbetskoncentrationen är 10 μM
❸ CHIR-99021 (Cat# 53003ES): Ett aminopyrimidinderivat som fungerar som en hämmare av GSK-3 (GSK3α/β), som inducerar differentieringen av mänskliga embryonala stamceller mot endodermen, och används i njur- och retinala organoidkulturer. CHIR-99021, i kombination med andra reagens, stimulerar omprogrammering av somatiska celler till stamceller.
Rekommenderad upplösningskoncentration: 5 mg löst till 3 mM genom att tillsätta 3,58 ml DMSO-lösning och förvaras vid -20°C i portioner.
Den rRekommenderad arbetskoncentration: 3 μM
❹ A 83-01 (Cat#53002ES): är en Activin/NODAL/TGF-β-väghämmare som hämmar ALK5/4/7-kinasaktivitet och som vanligtvis används i lever, prostata, och bröstorganoida kulturer, och används ofta för att hämma differentieringen av iPSCs och för att upprätthålla självförnyelse av celler in vitro. Rekommenderad upplösningskoncentration: 5 mg tillsatt till 5,93 mL DMSO-lösning för att lösas upp till 2 mM, -20 ℃ delas och lagras. (Särskild anmärkning: Denna produkt är instabil i lösningstillstånd, det rekommenderas att använda det nu.)
Den rRekommenderad arbetskoncentration: 2 μM
❺ Gastrin I (Cat#53007ES): Gastrin är ett endogent gastrointestinalt peptidhormon som stimulerar utsöndringen av magsyra från magsäckscellerna. Gastrin binder till kolecystokinin B-receptorn (CCKBR), vilket ökar intracellulär Ca2+, främjar produktionen av fosfatidylinositol, och proteinkinas C-aktivering. Gastrin är också involverat i proliferation och differentiering av magepitelceller och används i studien av gastrointestinala organ. Tillsats av gastrin krävs för att förlänga överlevnaden av tarm- och leverorganoider i kultur.
Rekommenderad upplösningskoncentration: 1 mg löst till 0,2 mM genom att tillsätta 2,38 ml 1% ammoniaklösning och förvaras vid -20°C i portioner.
Den rRekommenderad arbetskoncentration: 10 nM
❻ Nikotinamid Nikotinamid (Cat # 51402ES): Ett B3-vitamin involverat i en mängd olika enzymatiska redoxreaktioner och används i mag-tarmkanalen, lever, och bröstorganoida kulturer.
Nikotinamid används tillsammans med cytokiner och andra biokemikalier för att utöva antiinflammatoriska egenskaper och för att främja differentieringen av MSC till insulinproducerande celler, för att hämma aktiviteten hos sirtuiner, och att främja bildningen av organoider och förlänga organoidlivslängden.
Rekommenderad upplösningskoncentration: 100 mg upplöst till 100 mM genom att tillsätta 8,19 ml H2O (eller DMSO) och förvaras vid -20°C i portioner.
Den rRekommenderad arbetskoncentration: 10 mM
❼ Forskolin trichothecene (Cat#51001ES): Aktiverar adenylylcyklas och används ofta för att öka intracellulära cAMP-nivåer. Forskolin inducerar differentiering av många celltyper och aktiverar PXR och FXR. Det har blodplättantikoagulerande och antihypertensiva effekter och, när de kombineras med andra små molekyler, kan inducera fibroblastomprogrammering till iPSCs. Detta ämne måste läggas till leverorganoidkulturer. omprogrammeras till iPSCs. måste tillsättas under leverliknande organodling. Rekommenderad arbetskoncentration: 1-10 μM
❽ Prostaglandin E2 (Cat#60810ES): Prostaglandin E2 (PGE2) reglerar många fysiologiska system, medierar cellproliferation och differentiering vid bindning till specifika receptorer, krävs för att läggas till leverliknande och prostataliknande organkulturer, och har varit inblandad i sparande av glatta muskler, inflammation, fertilitet, sömncykelreglering och magslemhinnans integritet.
Rekommenderad upplösningskoncentration: 1 mg tillsatt till 0,28 mL DMSO-lösning upplöst till 10 mM och lagrad vid -20°C i portioner.
Rekommenderad arbetskoncentration: 500 nM
❾ N-acetyl-L-Cystein (Cat#50303ES): N-acetyl-L-cystein (NAC) är en föregångare till antioxidanten glutation, som har antioxidantegenskaper, och en ROS-hämmare som hämmar apoptos i neuronala celler, och som måste tillsättas i de flesta organoida kulturer.
Rekommenderad upplösningskoncentration: 2 g tillsätts till 24,51 mL H2O (eller DMSO) upplöst till 500 mM och förvaras vid -20°C i portioner.
Rekommenderad arbetskoncentration: 1 mM
Produkt Recommendation
Småmolekylära föreningar (hämmare/aktivatorer)
| Produktnamn | Katalognummer | Sspecificering |
| Retinoic syra (retinsyra syra, retinsyra syra) | 100 mg/500 mg/1 g | |
| A 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 jag (mänsklig) | 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 |
| (Dorsomorfin 2HCl) | 53010ES | 1 mg/5 mg/10 mg |
| Y-27632 dihydroklorid | 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 |
Media och kosttillskott
| Katalognummer | Sspecificering | |
| HEPES Gratis Syra Cell Kultur Kvalitet | 60110ES | 100 g/500 g |
| L-alanyl-L-glutamin lösning, 200 mM L-alanyl-L-glutamin, 200 mM | 60701ES | 20 ml/100 ml/500 ml |
| Penicillin-streptomycin (100×), Lämplig för Cell Cu ltur Penicillin-streptomycin (Dubbel Antikropp) för C aln Kultur |
100 ml | |
| B-27 serumfritt medium, 50 x | 60703ES | 10 ml |
| N-2 tillägg, serum gratis, 100X N-2 serum gratis tillsats, 100× | 60706ES | 5 ml |
Cytokin
| Produktnamn | Katalognummer | Sspecificering |
| Rekombinant Mänsklig Activin A | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| 10 μg/100 μg/500 μg | ||
| Rekombinant Mänsklig DKK-1 | 20 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig EGF | 100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig bFGF | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig FGF-4 | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig FGF-9 | 91305ES | 5 μg/100 μg/500 μg |
| Rekombinant Mänsklig FGF-10 | 91306ES | 5 μg/100 μg/500 μg |
| Rekombinant Mänsklig GDNF | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig Noggin | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig NRG1-beta1 | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig R-Spondin 1 | 92274ES | 100 μg/1 mg |
| Rekombinant Mänsklig Shh | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig BAFF | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig sCD40 Ligand | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig BMP-4 | 10 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig HGF | 5 μg/100 μg/500 μg | |
| Rekombinant Mänsklig BDNF | 5 μg/20 μg/100 μg |
Miniklassrum: Småmolekylära föreningar är föreningar med molekylvikt mindre än 1000 Da (särskilt mindre än 500 Da) och har biologisk aktivitet.Till skillnad från cytokiner och proteiner, små molekyler kan komma in i cellen genom cellmembranet och fylla sina biologiska funktioner. Små molekylföreningar har ett brett spektrum av mål och har använts i stor utsträckning i många viktig forskning områden inom biovetenskap, såsom stam celler, organoider, immunologi, neurobiologi, epigenetik, apoptos, jonkanaler, onkologi och signaltransduktion.
Yeasen små molekyler produktlinje täcker ett komplett utbud och variation av produkter, med hög renhet, strikt kvalitetskontroll, kvalitetssäkring, professionellt tekniskt team före och efter försäljning, och utmärkt pris och högt pris-prestandaförhållande för produkterna. Vi insisterar på att betjäna våra kunder med högkvalitativa produkter för att hjälpa din vetenskapliga forskning!
Referenser
[1] Sato T, Stange DE, et al. Långsiktig expansion av epiteliala organoider från human kolon, adenom, adenokarcinom och 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. Cerebrala organoider modellerar mänsklig hjärnans utveckling och mikrocefali. Natur. 2013;501(7467):373-379. doi:10.1038/nature12517.
[3] Greggio C, et al. Konstgjorda tredimensionella nischer dekonstruerar utvecklingen av bukspottkörteln in vitro. Utveckling. 2013.140(21):4452-4462. http://dx.doi.org/10.1242/dev.096628.
[4] McCracken KW, et al. Modellering av mänsklig utveckling och sjukdom i pluripotenta stamcellshärledda magorganoider. natur. 2014.516(7531):400-404. http://dx.doi.org/10.1038/nature13863.
[5] Zhao B, Ni C, et al. Recapitulation av SARS-CoV-2-infektion och kolangiocytskador med humana leverorganoider. Proteincell. 2020 oktober;11(10):771-775. doi: 10.1007/s13238-020-00718-6. PMID: 32303993; PMCID: PMC7164704.
[6] Qu M, Xiong L, et al. Etablering av intestinala organoidkulturer som modellerar skadarelaterad epitelregenerering. Cell Res. 2021 Mar;31(3). 259-271. doi: 10.1038/s41422-020-00453-x. Epub 2021 8 januari. PMID:
[7] 33420425; PMCID: PMC8027647.
[8] BlueRock Therapeutics tillkännager första patienten doserad med DA01 i fas 1-studie på patienter med avancerad Parkinsons sjukdom. BlueRock Therapeutics pressmeddelande: 8 juni 2021.
[9] Takasato M, Er PX, et al.Njurorganoider från mänskliga iPS-celler innehåller flera linjer och modellerar mänsklig nefrogenes. natur. 2015.526(7574):564 -568. http://dx.doi.org/10.1038/nature15695.
[10] Spence JR, Mayhew CN, et al. Riktad differentiering av mänskliga pluripotenta stamceller till tarmvävnad in vitro. Natur. 2011.470(7332):105-109. http://dx.doi.org/10.1038/nature09691.