يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

عضويات الأمعاء البشرية ذات بذور خلية واحدة لأبحاث الأورجينويدات

742 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/69265

⸱

فبراير 6, 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Anatomy, Graduate School of Medical Science, Brain Korea 21 Project, Yonsei University College of Medicine, 2Division of Gastroenterology and Hepatology, Department of Medicine, NYU Grossman School of Medicine, 3Division of Gastroenterology and Hepatology, Department of Medicine, University of Pennsylvania Perelman School of Medicine, 4Department of Pathobiology, University of Pennsylvania Perelman School of Veterinary Medicine

في هذه المقالة

ملخص

نقدم بروتوكولا لتوليد عضويات معوية مشتقة من المرضى ذات بذور خلية واحدة، موفرين زراعة موحدة تقلل من التباين وتحسن قابلية التكرار في الفحوصات اللاحقة وتطبيقات الطب الدقيق.

الملخص

مكنت التطورات الحديثة في تكنولوجيا الأورجينويدات من إنشاء عضويات معوية مشتقة من المرضى (PDIOs) تعيد تلخيص الخصائص البنيوية والوظيفية والوراثية والوراثية لأنسجتها الأصلية. ومع ذلك، فإن العضويات التقليدية المشتقة من الممر تنتج حتما تجمعات غير متجانسة في الحجم والعدد، مما يؤدي إلى نتائج غير متسقة حتى في ظروف متطابقة. لمعالجة ذلك، تم إنشاء نهج موحد يشار إليه هنا باسم "PDIOs ذات بذور خلية واحدة". في هذه الطريقة، تم تفكيك PDIOs الناضجة إنزيميا إلى خلايا مفردة وزرع بذرع بعدد محدد في آبار فردية من صفيحة تحتوي على 96 بئرا. هذا الزرع المتحكم به كان يطبع حجم وعدد PDIOs. مقارنة بالعضويات المشتقة من الممر، أظهرت PDIOs المبذرة من خلايا واحدة تباينا أقل في أعداد الأعضاء وتغيرات داخل البئر في أحجام العضويات، مما يمكن من تحديد كفاءة التوليد ويحسن من قابلية تكرار اختبارات القابلية للحياة. علاوة على ذلك، تتوافق هذه المنصة مع التحليل اللاحق، بما في ذلك تحليل النسخ النصي وتحليل تعبيرات البروتين. بشكل جماعي، قد يعزز هذا النهج اتساق التجارب ويوفر أساسا عمليا للدراسات القابلة لإعادة الإنتاج القائمة على PDIO.

المقدمة

الأمعاء البشرية نظام بيئي معقد للغاية يعرف بتفاعلات دقيقة بين ميكروبيوم الأمعاء، وظهارة الأمعاء،والجهاز المناعي. تحافظ هذه المكونات على توازن الأمعاء من خلال شبكات إشارات منظمة بدقة. على سبيل المثال، تتفاعل ميكروبيوم الأمعاء، التي تتكون من أكثر من عشرة تريليونات كائن ميكروبي، مع الخلايا المناعية لتنظيم نشاط الجهاز المناعي وتحافظعلى بيئة معوية متوازنة. الظهارة المعوية لها دور أساسي في التوسط في هذا التفاعل بين الميكروبيونات والجهاز المناعي 3,4. الخلايا الجذعية المعوية (ISCs)، المحرك الرئيسي لتجديد الظهارة، تتجدد باستمرار وتتمايز إلى أنواع خلايا متخصصة، بما في ذلك سلالات الخلايا الإفرازية (خلايا بانيث، خلايا الكأس، الخلايا المعوية الصماء، وخلايا التفت)، والخلايا المعوية الممتصة، والخلايا الميكروفولد5،6. معا، تشكل هذه الخلايا حاجزا ماديا حيويا وواجهة وظيفية تحمي المضيف من المحفزات الالتهابية.

في السنوات الأخيرة، برزت PDIOs كمنصة قوية في البحث الانتقالي7. يتم إنشاء هذه الثقافات ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) من ICCs معزولة من أنسجة المريض ومحفوظة في مصفوفة خارج الخلية مثل المصفوفة خارج الخلية (ECM)، إلى جانب عوامل نمو محددة تعكس مكوك ISC 8,9. ومن الجدير بالذكر أن PDIOs تحتفظ بالخصائص الجينية والفوق جينية لأنسجة المتبرع، مما يسمح بالتوسع المستمر والتجارب القابلة للتكرار. منذ أن طور ساتو وزملاؤه أولا PDIOs من مستقبلات 5+ (Lgr5⁺) ISCs10 التي تحتوي على مستقبلات بروتين G المتكررة المعتمدة على الليوسين، حددت الدراسات اللاحقة عوامل نمو أساسية لتوليد وتمايز PDIOs، مما أدى إلى اعتماد بروتوكولات واسعة النطاق في المختبرات 11,12,13. ومع ذلك، تختلف الإعدادات التجريبية المستخدمة لعلاج PDIOs بالأدوية المرشحة بشكل كبير عبر الدراسات وغالبا ما لا يتم وصفها بشكل كاف 14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26, 27، 28، 29، 30، 31، 32، 33، 34، 35، 36، 37، 38، 39، 40، 41، 42، 43، 44، 45، 46، 47. علاوة على ذلك، عادة ما يتم تمرير PDIOs عن طريق اضطراب ميكانيكي، مما يؤدي إلى تباين في حجم العضويات، والشكل، والترتيب المكاني. هذا التباين يعقد التقييم الدقيق لاستجابة الأدوية والآليات الجزيئية الكامنة وراء ذلك. لمعالجة هذا القيد، طورت دراسات حديثة PDIOs مشتقة من خلايا معلقة بخلية واحدة أو خلايا فردية مرتبة 45,48,49,50,51,52,53,54.

في هذا المقال، كواحدة من الطرق التكميلية والعملية، تم تقديم "PDIOs ذات بذور خلية واحدة" لتوليد PDIOs موحدة من تعليق خلية واحدة باستخدام ECM التقليدي والوسائط الوسائط، مما يتيح إجراء اختبارات دقيقة وقابلة للتكرار. باختصار، تم تضمين خلايا وحيدة معزولة من PDIOs الناضجة في ECM عند كثافات خلايا محددة، وتمت مراقبة الثقافات الناتجة على مدى أسبوعين أثناء قياس العدد والحجم والشكل. نظرا لأن كل قبة ECM مدمجة بمدخل خلوي معروف، فإن عدد الأعضاء العضوية لكل بئر متسق، مما يسمح بحساب كفاءة التوليد كقراءة لسعة التجدد في كل خط عضوي 49,54. على الرغم من أن الماتريجل على شكل قبة ينتج تباينا في الحجم بسبب التدرج المكاني لتركيز Wnt3a الناتج عن عدم استقراره المتأصل وانتشاره المحدود55، فإن تباين حجم البئر بين الآبار في PDIOs ذات البذور الواحدة أقل بكثير من العضويات المشتقة من الممر49,54. ومع ذلك، لا تزال هذه الطريقة تعاني من قيود عملية. بدون فرز الخلايا المنشط بالفلورية، قد تتكون بعض الأعضاء من الدوبلات أو الثلاثيات، مما يؤدي إلى تباين بيولوجي جوهري داخل PDIOs. أيضا، يجب تحديد العدد الأمثل للخلايا الفردية تجريبيا لكل خط عضوي بسبب اختلاف كفاءة التوليد في الجيلات. وأخيرا، تم إخضاع PDIOs المبذرة بخلية واحدة متمايزة بالكامل لتحليلات لاحقة تشمل PCR العكسي الكمي (qRT-PCR)، وWestern Blot، والكيمياء المناعية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

جميع المواد والكواشف المطلوبة للتجربة مدرجة في جدول المواد.

1. تحضير المواد والكواشف

  1. قم بتسخين طبق زراعة العضوية مسبقا في حاضنة بدرجة حرارة 37 درجة مئوية لأكثر من 90 دقيقة.
    ملاحظة: تسخين لوحة الزراعة مسبقا يساعد في تثبيت ECM والحفاظ على شكل القبة. 90 دقيقة هو الحد الأدنى المطلوب لبلمرة ECM. ينصح بشدة بتسخين الطبق مسبقا لأكثر من 12 ساعة.
  2. استخدم وسط نمو العضويات (EXP) مع 0.5٪ بنسلين-ستربتوميسين (PS) كوسط لزراعة العضويات.
  3. لتمييز PDIOs ذات بذور خلية واحدة، استخدم وسط تمايز (DIF) مكون من وسط قاعدي مدعوم بعوامل نمو (الجدول 1). يتكون الوسط الأساسي من DMEM/F12 متقدم مدعوم ب 0.5٪ PS، 0.25٪ جنتاميسين كبريت، و1٪ جلوتامين، بالإضافة إلى عوامل النمو التالية: نوجين (100 نانوغرام/مل)، R-سبوندين-1 (1 ميكروغرام/مل)، Wnt3a (100 نانوغرام/مل)، عامل نمو البشرة (EGF؛ 50 نانوغرام/مل)، N-أسيتيل-L-سيستين (1 ملم)، [ليو15]-غاسترين I بشري (10 نانومل)، A 83-01 (500 نانومتر)، عامل النمو الشبيه بالأنسولين 1 (IGF-I؛ 200 نانوغرام/مل)، عامل نمو الأرومات الليفية (FGF؛ 100 نانوغرام/مل)، ومكمل B-27 (مرة واحدة) (الجدول 1).
    ملاحظة: PS وجنتامسين خطيران بيولوجيا ويجب التعامل معهما بالقفازات وحماية العين.
  4. حضر محلول استعادة الخلية (CRS)، ومحلول الغسيل (DMEM عالي الجلوكوز مع 1٪ BSA)، و1 مللي مولار Y-27632، وEXP، وDIF، واحتفظ به في الثلاجة حتى الاستخدام.
    ملاحظة: اترك EXP و DIF يتوازنان مع درجة حرارة الغرفة لمدة لا تقل عن 20 دقيقة قبل إضافتهما إلى أطباق الزراعة المسخنة مسبقا.
  5. قم بإذابة جهاز ECM على الثلج وتأكد من إبقائه باردا دائما.
    ملاحظة: يتطلب ECM إذابة على الثلج ويجب دائما حفظه باردا لمنع البلمرة المبكرة.
  6. موازنة مادة التفكك الإنزيمي مع درجة حرارة الغرفة. قم بتسخين المادة المقبلة في حمام ماء بدرجة حرارة 37 درجة مئوية قبل التطبيق.
    ملاحظة: مادة التفكك الإنزيمي هي مهيج ويجب التعامل معها باستخدام معدات الحماية الشخصية المناسبة.

2. إذابة واستعادة PDIOs المحجوزة بالتجميد

  1. استرجاع أنبوب التبريد الذي يحتوي على الأعضاء من خزان النيتروجين السائل. قم بفك غطاء الأنبوب قليلا واذيب في حمام ماء بدرجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 60-90 ثانية.
    ملاحظة: انقل الأنبوب إلى الثلج فورا بعد الذوبان.
  2. قم بترطيب رأس ماصة عريض القطر مع مخزن غسيل وانقل الأعضاء العضوية من أنبوب التبريد إلى أنبوب 50 مل.
  3. اشطف السائل المبرد ب 1 مل من مخزن الغسيل وانقل المحتويات المتبقية إلى أنبوب 50 مل. كرر هذه الخطوة مرتين.
  4. الطرد المركزي عند 290 × جرام لمدة 7 دقائق عند 4 درجات مئوية. تأكد من تكوين حبيبة مرئية في أسفل الأنبوب.
  5. استنشق السوبرناتان.
  6. أعد تعليقها في ECM باستخدام رأس ماصة عريض المبلل مسبقا.
  7. ضع ECM نقطة على لوحة 24 بئر مدرجة مسبقا واحتضن على 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
    ملاحظة: استخدم 30 ميكرولتر من ECM لكل بئر.
  8. أضف EXP وأحط الآبار بمحلول ملحي معقم 1x فوسفات (PBS) أو ماء مقطر.
    ملاحظة: استخدم 500 ميكرولتر من نقاط الخبرة لكل بئر. تم إضافة الزراعة في EXP إلى 10 ميكرومولار Y-27632 خلال أول 3 أيام، ثم تم تغييرها إلى EXP بدون Y-27632.

3. تمرير ضباط الدفاع العسكري

  1. استنشق الخبرة المستهلكة.
  2. قم بترطيب رأس ماصة عريض القطر مع مخزن غسيل، أضف 1 مل من مادة تفكيك الخلايا لفصل وحدة التحكم الإلكترونية، وانقل المحتويات إلى أنبوب بسعة 15 مل.
  3. حضن الأنبوب على هزاز لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة.
  4. الطرد المركزي عند 300 × جرام لمدة 7 دقائق عند 4 درجات مئوية.
  5. قم بتفريغ السائل الفائق وأضف 1 مل من حاجز الغسيل. أعد تعليقها 20 مرة.
  6. أضف 1 مل آخر من مخزن الغسيل، أعد تعليقه 20 مرة، ثم انقله إلى أنبوب بسعة 50 مل.
  7. الطرد المركزي عند 300 × جرام لمدة 7 دقائق عند 4 درجات مئوية.
  8. استنشق السوبرناتان.
  9. أعد تعليقها في ECM باستخدام رأس ماصة عريض المبلل مسبقا.
  10. ضع ECM نقطة على لوحة 24 بئر مدرجة مسبقا واحتضن على 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
    ملاحظة: استخدم 30 ميكرولتر من ECM لكل بئر.
  11. أضف EXP وأحط الآبار بماء معقم 1x PBS أو ماء مقطر.
    ملاحظة: استخدم 500 ميكرولتر من نقاط الخبرة لكل بئر. تم إضافة الزراعة في EXP إلى 10 ميكرومولار Y-27632 خلال أول 3 أيام، ثم تم تغييرها إلى EXP بدون Y-27632.

4. زراعة PDIO ذات بذور خلية واحدة

  1. استنشق الخبرة المستهلكة.
    ملاحظة: يجب تنظيف النفايات التي تحتوي على مضادات حيوية (مثل وسط مستهلك يحتوي على PS أو جنتاميسين) قبل التخلص منها.
  2. اغسله ب 1 مل من PBS معقم 1x.
  3. قم بترطيب رأس ماصة عريض القطر مع مخزن غسيل، وإضافة 300 ميكرولتر من CRS لفصل ECM، وانقل المحتويات إلى أنبوب 50 مل.
  4. الطرد المركزي عند 300 × جرام لمدة 5 دقائق عند 4 درجات مئوية (الشكل 1A).
  5. استنشق السوبرناتانت، أضف 3 مل من حاجز الغسيل، وأعد تعليقه 20 مرة.
    ملاحظة: هذه الخطوة تسبب تعطيل العضوات العضوية ميكانيكيا.
  6. الطرد المركزي عند 300 × جرام لمدة 5 دقائق عند 4 درجات مئوية (الشكل 1B).
  7. استنشق المادة الفائقة وأضف 5 مل من مادة التفكك الإنزيمي المدفأة مسبقا يحتوي على 10 ميكرومولار Y-27632. حرك الأنبوب 2-3 مرات وحضن في حمام ماء بدرجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة، مع هز الأنبوب كل 5 دقائق.
    ملاحظة: عادة ما تظهر تجمعات الحطام خلال 10 دقائق من فترة الحضانة. حدد المعالجة الكلية لمادة التفكك الإنزيمي إلى أقل من 20 دقيقة. لا تتجاوز 25 دقيقة، لأن الهضم المفرط يؤثر بشكل كبير على إنتاجية وقدرة الخلايا المفردة على المرور.
  8. أضف 10 مل من DMEM عالي الجلوكوز.
  9. الطرد المركزي عند 300 × جرام لمدة 5 دقائق عند 4 درجات مئوية (الشكل 1C).
  10. استنشق المادة الفوقية وأضف 1 مل من حاجز الغسيل. أعد تعليقها 20 مرة.
    ملاحظة: يجب جمع النفايات التي تحتوي على مادة تفكك إنزيمية بشكل منفصل وتعطيلها بمادة مبيضة بنسبة 0.5-1٪ لمدة لا تقل عن 30 دقيقة قبل التخلص وفقا لإرشادات السلامة البيولوجية المؤسسية.
  11. قم بالترشيح عبر مصفاة خلية بسعة 40 ميكرومتر إلى أنبوب جديد بسعة 50 مل (الشكل 1D).
    ملاحظة: هذه الخطوة حاسمة لعزل الخلايا المفردة عن الأعضاء الناضجة. يجب استخدام مصفاة خلية بحجم 40 ميكرومتر لعزل الخلايا المفردة.
  12. عد الخلايا باستخدام تريبان بلو. انقل الحجم المحسوب إلى أنبوب بحجم 1.5 مل.
    ملاحظة: ضع صفيحة من 3,000 إلى 4,000 خلية لكل بئر في صفيحة مدفأة مسبقا بسعة 96 بئر.
  13. الطرد المركزي عند 300 × جرام لمدة 5 دقائق عند 4 درجات مئوية (الشكل 1E).
  14. أزل الفائق باستخدام الماصة.
  15. أعد تعليق الخلايا في ECM (100-500 خلية/ميكرولتر) باستخدام طرف ماصة عريض المبلل مسبقا.
  16. قم بوضع ECM على صفيحة 96 بئر مدرجة مسبقا واحتضنها عند 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
    ملاحظة: استخدم 10 ميكرولتر من ECM لكل بئر.
  17. أضف DIF إلى الآبار. أحط الآبار بماء معقم 1x PBS أو ماء مقطر.
    ملاحظة: استخدم 150 ميكرولتر من DIF لكل بئر. تم إضافة الزراعة في DIF إلى 10 ميكرومولار Y-27632 لمدة 3 أيام، ثم تم تغييرها إلى DIF بدون Y-27632. غير المتوسط كل 3 أيام وحافظ على القرص لمدة 10 أيام.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

لتوليد PDIO ذات بذور خلية واحدة، تم جمع خزعات الضغط المخاطي من اللفائفي النهائي والقولون الصاعد من أشخاص أصحاء موافقين أثناء تنظير القولون باستخدام ملقط خزعة قياسية بقطر 2.8 مم، وذلك ضمن مجلس مراجعة مؤسسة كلية غروسمان للطب بجامعة نيويورك (تحليل المناعة المخاطية لدى مرضى مرض الأمعاء الالتهابي؛ S12-01137). ثم تم توليد PDIOs ذات بذور خلية واحدة عن طريق تفكيك 6,000 خلية معزولة من PDIOs ناضجة إلى ECM، تلتها الزراعة في DIF. نشأت العضويات من خلايا مفردة وبدأت في تكوين هياكل شبيهة بالبراعم في ال...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

تحمل PDIOs وعدا هائلا لنمذجة الأمراض الدقيقة، وفحص الأدوية، والطب التجديدي، حيث تحافظ بأمانة على المشهد الجيني والوراثي للمرضى الفرديين. ومع ذلك، غالبا ما تعيق تطبيقاتها العملية صعوبات توحيد إنتاج وتوصيف العضويات. لتجاوز هذه التحديات، تم تقديم نهج يستخدم PDIOs مشتقة من تعليق الخلية الواحدة أو الخلايا المفردة في دراسات حديثة 45,48,49,50,51,52,53,54.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

حصل جوردان إي. أكسلراد على منح بحثية من BioFire Diagnostics، وGenentech، وJanssen، وTakeda؛ رسوم الاستشارات، أو رسوم الأجر، أو رسوم المجلس الاستشاري من AbbVie، Abivax، Adiso، Biomerieux، Bristol-Myers Squibb، Celltrion، Ferring، Fresenius، Janssen، Merck، Pfizer، Sanofi، Takeda، وVedanta. ك.س. مخترع في براءة الاختراع الأمريكية رقم 10,722,600 وبراءات الاختراع المؤقتة 62/935,035 و63/157,225.

شكر وتقدير

وقد تم دعم هذا العمل جزئيا من خلال منحة المؤسسة الوطنية للبحوث الكورية (NRF) الممولة من الحكومة الكورية (MSIT) (RS-2025-0057588، RS-2024-00411768، RS-2025-18362970، وRS-2025-02214844، كيونغ كو جانغ); منحة من مشروع البحث والتطوير لتكنولوجيا الصحة في كوريا عبر معهد تطوير صناعة الصحة الكورية (KHIDI) الممول من وزارة الصحة والرعاية الاجتماعية في جمهورية كوريا (RS-2024-00406488، كيونغ كو جانغ); منح DK093668 المعاهد الوطنية للصحة (NIH) (كين كادويل)؛ K23DK124570 (جوردان إي. أكسلراد)؛ مؤسسة كرون والتهاب القولون (جوردان إي. أكسلراد). لم يكن للممولين أي دور في تصميم الدراسة، أو جمع البيانات وتحليلها، أو قرار النشر، أو إعداد المخطوطة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
[ليو<سوب>15]-غاسترين أنا إنسانسيغما-ألدرتشG91450-0.1 ملغ
أنبوب مخروطي بحجم 15 ملSPL50015
20X PBS، درجة حموضة 7.4بيوسيسانغP2007-7.4
أنبوب مخروطي بحجم 50 ملSPL50050
A 83-01توكريس2939-10 ملغ
DMEM/F-12 المتقدمةجيبكو12634010
أكسجين 1000 وميكرو؛ رؤوس الماصة L، واسعة التجويف، شفافة، غير معقمةأكسجينT-1005-WB-C
أكسجين 200 وميكرو؛ رؤوس الماصة L، واسعة التجويف، شفافة، غير معقمةأكسجينT-205-WB-C
مكمل B-27 (50X) خالي من المصلجيبكو17504044
مصل البقر الألبومينروش10735078001
ألواح بوليسترين شفافة بسعة 96 بئر من كورنينغكورنينغ3599
حل استرداد خلايا كورنينغكورنينغ354253
مصفوفة كورنينج ECM (كورنينغ ماتريجيل) كورنينغ356231
ألواح بئر متعددة معالجة ب TC شفافة ببئر كوستار 24 بئراكورنينغ3526
ارتفاع الجلوكوز في DMEM مع جلوتامين مستقر مع بيروفات الصوديومبيوويستL0103-500
جنتاميسينجيبكو15750060
كاشف تفكك الخلايا اللطيفالخلايا الجذعية100-0485
بروتين إعادة تركيب FGF البشري الأساسي (FGF-2/bFGF) (154 aa)جيبكو100-18B-100UG
IGF-I البشري، بروتين مؤتلف خال من الحيواناتجيبكوAF-100-11-500UG
بروتين نوجين البشرينظام الأكرو بيولوجيغير H5219-1 ملغ
بروتين R-Spondin 1 / RSPO1 البشري (21-146)نظام الأكرو بيولوجيRS6-H4220-1mg
وسط نمو العضوية IntestiCult (الإنسان)الخلايا الجذعية6010
إل-جلوتامين 100XبيوويستX0550-100
بروتين EGF المؤتلف في الفأرجيبكو315-09-100UG
ن-أسيتيل-إل-سيستينسيغما-ألدرتشA9165-5 g
محلول البنسلين-ستربتوميسين 100XبيوويستL0022-100
بديل البشري المؤتلاف Wnt3aنظام الأكرو بيولوجيWNE-W5253-50ug
TrypLE (كاشف التفكك الإنزيمي) يعبر عن إنزيم (1X)، بدون فينول أحمر جيبكو12604013
Y-27632 ديهيدروكلوريدتوكريس1254-10MG

المراجع

  1. Kaiko, G. E., Stappenbeck, T. S. Host-microbe interactions shaping the gastrointestinal environment. Trends Immunol. 35 (11), 538-548 (2014).
  2. Zheng, D., Liwinski, T., Elinav, E. Interaction between microbiota and immunity in health and disease. Cell Res. 30 (6), 492-506 (2020).
  3. Liebing, E., Krug, S. M., Neurath, M. F., Siegmund, B., Becker, C. Wall of Resilience: How the Intestinal Epithelium Prevents Inflammatory Onslaught in the Gut. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 19 (2), 101423(2025).
  4. Soderholm, A. T., Pedicord, V. A. Intestinal epithelial cells: at the interface of the microbiota and mucosal immunity. Immunology. 158 (4), 267-280 (2019).
  5. Peterson, L. W., Artis, D. Intestinal epithelial cells: Regulators of barrier function and immune homeostasis. Nat Rev Immunol. 14 (3), 141-153 (2014).
  6. van der Flier, L. G., Clevers, H. Stem cells, self-renewal, and differentiation in the intestinal epithelium. Annu Rev Physiol. 71, 241-260 (2009).
  7. Lucafò, M., et al. Patient-derived organoids for therapy personalization in inflammatory bowel diseases. World J Gastroenterol. 28 (24), 2636-2653 (2022).
  8. Zhao, Z., et al. Organoids. Nat Rev Methods Primers. 2, (2022).
  9. Parente, I. A., Chiara, L., Bertoni, S. Exploring the potential of human intestinal organoids: Applications, challenges, and future directions. Life Sci. 352, 122875(2024).
  10. Sato, T., et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature. 459 (7244), 262-265 (2009).
  11. Sato, T., et al. Long-term expansion of epithelial organoids from human colon, adenoma, adenocarcinoma, and Barrett's epithelium. Gastroenterology. 141 (5), 1762-1772 (2011).
  12. Miyoshi, H., Stappenbeck, T. S. In vitro expansion and genetic modification of gastrointestinal stem cells in spheroid culture. Nat Protoc. 8 (12), 2471-2482 (2013).
  13. Fujii, M., et al. Human intestinal organoids maintain self-renewal capacity and cellular diversity in niche-inspired culture condition. Cell Stem Cell. 23 (6), 787-793.e6 (2018).
  14. An, S., Huh, H., Ko, J. S., Moon, J. S., Cho, K. Y. Establishment and characterization of patient-derived intestinal organoids from pediatric Crohn's disease patients. Pediatr Gastroenterol Hepatol Nutr. 27 (6), 355-363 (2024).
  15. d'Aldebert, E., et al. Characterization of human colon organoids from inflammatory bowel disease patients. Front Cell Dev Biol. 8, 363(2020).
  16. Arnauts, K., et al. Ex vivo mimicking of inflammation in organoids derived from patients with ulcerative colitis. Gastroenterology. 159 (4), 1564-1567 (2020).
  17. Deleu, S., et al. High acetate concentration protects intestinal barrier and exerts anti-inflammatory effects in organoid-derived epithelial monolayer cultures from patients with ulcerative colitis. Int J Mol Sci. 24 (1), (2023).
  18. Dennison, T. W., et al. Patient-derived organoid biobank identifies epigenetic dysregulation of intestinal epithelial MHC-I as a novel mechanism in severe Crohn's Disease. Gut. 73 (9), 1464-1477 (2024).
  19. Ding, W., Marx, O. M., Mankarious, M. M., Koltun, W. A., Yochum, G. S. Disease severity impairs generation of intestinal organoid cultures from inflammatory bowel disease patients. J Surg Res. 293, 187-195 (2024).
  20. Dotti, I., Mayorgas, A., Salas, A. Generation of human colon organoids from healthy and inflammatory bowel disease mucosa. PLoS One. 17 (10), e0276195(2022).
  21. Ferrer-Picón, E., et al. Intestinal inflammation modulates the epithelial response to butyrate in patients with inflammatory bowel disease. Inflamm Bowel Dis. 26 (1), 43-55 (2020).
  22. Gopalakrishnan, S., et al. Comprehensive protocols for culturing and molecular biological analysis of IBD patient-derived colon epithelial organoids. Front Immunol. 14, 1097383(2023).
  23. Hammoudi, N., et al. Autologous organoid co-culture model reveals T cell-driven epithelial cell death in Crohn's Disease. Front Immunol. 13, 1008456(2022).
  24. Jurickova, I., et al. Eicosatetraynoic acid and butyrate regulate human intestinal organoid mitochondrial and extracellular matrix pathways implicated in Crohn's disease strictures. Inflamm Bowel Dis. 28 (7), 988-1003 (2022).
  25. Kakni, P., Truckenmüller, R., Habibović, P., van Griensven, M., Giselbrecht, S. A Microwell-based intestinal organoid-macrophage co-culture system to study intestinal inflammation. Int J Mol Sci. 23 (23), (2022).
  26. Karakasheva, T. A., et al. Patient-derived colonoids from disease-spared tissue retain inflammatory bowel disease-specific transcriptomic signatures. Gastro Hep Adv. 2 (6), 830-842 (2023).
  27. Kawamoto, A., et al. Ubiquitin D is upregulated by synergy of notch signalling and TNF-α in the inflamed intestinal epithelia of IBD patients. J Crohns Colitis. 13 (4), 495-509 (2019).
  28. Kelsen, J. R., et al. Colonoids from patients with pediatric inflammatory bowel disease exhibit decreased growth associated with inflammation severity and durable upregulation of antigen presentation genes. Inflamm Bowel Dis. 27 (2), 256-267 (2021).
  29. Lee, C., et al. Intestinal epithelial responses to IL-17 in adult stem cell-derived human intestinal organoids. J Crohns Colitis. 16 (12), 1911-1923 (2022).
  30. Matsuzawa-Ishimoto, Y., et al. An intestinal organoid-based platform that recreates susceptibility to T-cell-mediated tissue injury. Blood. 135 (26), 2388-2401 (2020).
  31. Matsuzawa-Ishimoto, Y., et al. The γδ IEL effector API5 masks genetic susceptibility to Paneth cell death. Nature. 610 (7932), 547-554 (2022).
  32. Murthy, S., et al. Single-cell transcriptomics of rectal organoids from individuals with perianal fistulizing Crohn's disease reveals patient-specific signatures. Sci Rep. 14 (1), 26142(2024).
  33. Nanki, K., et al. Somatic inflammatory gene mutations in human ulcerative colitis epithelium. Nature. 577 (7789), 254-259 (2020).
  34. Niklinska-Schirtz, B. J., et al. Ileal derived organoids from Crohn's disease patients show unique transcriptomic and secretomic signatures. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 12 (4), 1267-1280 (2021).
  35. Nishimura, R., et al. Establishment of a system to evaluate the therapeutic effect and the dynamics of an investigational drug on ulcerative colitis using human colonic organoids. J Gastroenterol. 54 (7), 608-620 (2019).
  36. Rees, W. D., et al. Enteroids derived from inflammatory bowel disease patients display dysregulated endoplasmic reticulum stress pathways, leading to differential inflammatory responses and dendritic cell maturation. J Crohns Colitis. 14 (7), 948-961 (2020).
  37. Sarvestani, S. K., et al. Induced organoids derived from patients with ulcerative colitis recapitulate colitic reactivity. Nat Commun. 12 (1), 262(2021).
  38. Skovdahl, H. K., et al. Patient derived colonoids as drug testing platforms-critical importance of oxygen concentration. Front Pharmacol. 12, 679741(2021).
  39. Suzuki, K., et al. Single cell analysis of Crohn's disease patient-derived small intestinal organoids reveals disease activity-dependent modification of stem cell properties. J Gastroenterol. 53 (9), 1035-1047 (2018).
  40. Tindle, C., et al. A living organoid biobank of patients with Crohn's disease reveals molecular subtypes for personalized therapeutics. Cell Rep Med. 5 (10), 101748(2024).
  41. Tsuchiya, M., et al. Functional analysis of isoflavones using patient-derived human colonic organoids. Biochem Biophys Res Commun. 542, 40-47 (2021).
  42. Vanhove, W., et al. Biopsy-derived intestinal epithelial cell cultures for pathway-based stratification of patients with inflammatory bowel disease. J Crohns Colitis. 12 (2), 178-187 (2018).
  43. Xu, P., et al. Interleukin-28A induces epithelial barrier dysfunction in CD patient-derived intestinal organoids. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 320 (5), G689-G699 (2021).
  44. Ko, C. Y., et al. Alleviative Effect of alpha-lipoic acid on cognitive impairment in high-fat diet and streptozotocin-induced type 2 diabetic rats. Front Aging Neurosci. 13, 774477(2021).
  45. Jang, K. K., et al. Tofacitinib uptake by patient-derived intestinal organoids predicts individual clinical responsiveness. Gastroenterology. 167 (7), 1453-1456.e5 (2024).
  46. Lee, C., Hong, S. N., Kim, E. R., Chang, D. K., Kim, Y. H. Epithelial regeneration ability of Crohn's disease assessed using patient-derived intestinal organoids. Int J Mol Sci. 22 (11), (2021).
  47. Laudadio, I., et al. Characterization of patient-derived intestinal organoids for modelling fibrosis in Inflammatory Bowel Disease. Inflamm Res. 73 (8), 1359-1370 (2024).
  48. Marinucci, M., et al. Standardizing patient-derived organoid generation workflow to avoid microbial contamination from colorectal cancer tissues. Front Oncol. 11, 781833(2021).
  49. Lin, X., et al. IL-17RA-signaling in Lgr5(+) intestinal stem cells induces expression of transcription factor ATOH1 to promote secretory cell lineage commitment. Immunity. 55 (2), 237-253.e8 (2022).
  50. Miller, D. S., Talbot, C. A., Simpson, W., Korey, A. A comparison of naproxen sodium, acetaminophen and placebo in the treatment of muscle contraction headache. Headache. 27 (7), 392-396 (1987).
  51. Yang, L., et al. A tunable human intestinal organoid system achieves controlled balance between self-renewal and differentiation. Nat Commun. 16 (1), 315(2025).
  52. Abdulla, N., Aronson, R., Plessis, T. D., Bebington, B., Kaur, M. Protocol for the establishment and characterization of South African patient-derived intestinal organoids. STAR Protoc. 6 (3), 103970(2025).
  53. Kang, S., Lee, M. R., Choi, W., Kong, S. Y., Kim, Y. H. Protocol for generation and utilization of patient-derived organoids from multimodal specimen. STAR Protoc. 6 (3), 104039(2025).
  54. Zhou, C., et al. Epigenetic reprogramming alters intestinal stem cell fate in pouchitis. bioRxiv. , (2025).
  55. Shin, W., et al. Spatiotemporal gradient and instability of Wnt induce heterogeneous growth and differentiation of human intestinal organoids. iScience. 23 (8), 101372(2020).
  56. Jang, K. K., et al. Variable susceptibility of intestinal organoid-derived monolayers to SARS-CoV-2 infection. PLoS Biol. 20 (3), e3001592(2022).
  57. He, G. W., et al. Optimized human intestinal organoid model reveals interleukin-22-dependency of paneth cell formation. Cell Stem Cell. 29 (9), 1333-1345.e6 (2022).
  58. Watanabe, K., et al. A ROCK inhibitor permits survival of dissociated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol. 25 (6), 681-686 (2007).
  59. Sockell, A., et al. A microwell platform for high-throughput longitudinal phenotyping and selective retrieval of organoids. Cell Syst. 14 (9), 764-776.e6 (2023).
  60. Saito, T., Amako, J., Watanabe, T., Shiraki, N., Kume, S. Human pluripotent stem cell-derived intestinal organoids for pharmacokinetic studies. Eur J Cell Biol. 104 (2), 151489(2025).
  61. Velasco, V., Shariati, S. A., Esfandyarpour, R. Microtechnology-based methods for organoid models. Microsyst Nanoeng. 6, 76(2020).
  62. Kakni, P., et al. Intestinal organoid culture in polymer film-based microwell arrays. Adv Biosyst. 4 (10), e2000126(2020).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.