Etablierung und Charakterisierung von patienteneigenen Magenorganoiden aus Biopsien des gutartigen Magenkörpers und des Antralepithels
26. Januar 2024
Aus Magenpatienten stammende Organoide finden zunehmend Verwendung in der Forschung, jedoch fehlen formale Protokolle zur Erzeugung menschlicher Magenorganoide aus Einzelzellverdauen mit standardisierter Aussaatdichte. Dieses Protokoll stellt eine detaillierte Methode zur zuverlässigen Herstellung von Magenorganoiden aus Biopsiegewebe dar, das während der oberen Endoskopie gewonnen wurde.
Unsere Forschung konzentriert sich auf erbliche Ursachen von Magenkrebs. Insbesondere interessieren wir uns für hereditären diffusen Magenkrebs aufgrund krankheitsverursachender Varianten im CDH1- oder CTNNA1-Gen. Wir untersuchen auch die Rolle von BRCA1 und BRCA2 beim Magenkrebsrisiko und bei der Krebsentstehung.
Organoide werden zunehmend in einer Vielzahl von Forschungsbereichen eingesetzt, und die Gastroenterologie ist da keine Ausnahme, so dass eine Standardisierung dieser Techniken erforderlich ist, um diese Organoide zu erzeugen, insbesondere von Patienten stammende Magenorganoide. Unser Protokoll bietet eine Schritt-für-Schritt-Methode, um zuverlässig patienteneigene Magenorganoide aus Biopsien sowohl der Antral- als auch der Körperregion des Magens zu generieren. Insbesondere verwenden wir einen Einzelzellverdausansatz, um eine standardisierte Aussaat von Zellen zu ermöglichen, um zuverlässige Vergleiche zwischen Organoiden verschiedener Patienten anzustellen.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass im Vergleich zu patienteneigenen Magenorganoiden aus der Körperregion des Magens diejenigen aus der Antralregion im Laufe von 20 Tagen nach der ersten Aussaat tatsächlich zahlreicher und größer werden. Diese Ergebnisse sollten von Forschern berücksichtigt werden, die Magenorganoide aus verschiedenen Regionen des Magens verwenden möchten.
Übersicht
Diese Studie untersucht die erblichen Ursachen von Magenkrebs mit Fokus auf Varianten in den Genen CDH1 und CTNNA1. Die Arbeit stellt ein zuverlässiges Protokoll zur Erzeugung von aus Patientenbiopsien gewonnenen Magenorganoiden aus Gewebeproben dar, die während einer oberen Endoskopie gewonnen wurden, und zeigt Unterschiede in den Wachstumsraten zwischen Organoiden, die aus der Pylorusregion und dem Magenkörper stammen.
Wesentliche Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Vererbliche Ursachen von Magenkrebs
- Erzeugung von Magenorganoiden
- Standardisierung biologischer Techniken
Hintergrund
- Hereditärer diffuser Magenkrebs und genetische Varianten
- Verwendung von Organoiden in der gastroenterologischen Forschung
- Standardisierte Protokolle zur Entwicklung von Magenorganoiden
Verwendete Methoden
- Isolierung einzelner Zellen aus Magengewebsbiopsien
- Patientenabgeleitete Magenorganoide als biologisches Modell
- Protokolle zur Zellverdauung und Aussaat in der Kultur
Hauptergebnisse
- Organoiden aus antralem Biopsiegewebe weisen eine größere Größe und höhere Wachstumsraten im Vergleich zu solchen aus Körpergewebe auf
- Signifikante Unterschiede in der Organoidmorphismus zwischen verschiedenen Patienten
- Standardisierte Methoden ermöglichen einen zuverlässigen Wachstumsvergleich von Organoiden
Schlussfolgerungen
- Die Studie etabliert eine zuverlässige Methode zur Erzeugung von Magen-Organoide, die zukünftige Forschungen zum Magenkrebs unterstützen soll.
- Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des Gewebeursprungs für das Wachstum von Organoiden, was für die experimentelle Reproduzierbarkeit entscheidend ist.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die standardisierte Erzeugung und Quantifizierung von patientenabgeleiteten Magenorganoiden aus Einzelzellverdauungen adressiert einen kritischen Bedarf an reproduzierbaren, krankheitsrelevanten In-vitro-Modellen für die frühe Entdeckungsforschung und translationsmedizinische Untersuchungen. Dieses Protokoll ermöglicht einen zuverlässigen Vergleich des Organoidwachstums aus unterschiedlichen Magenregionen und unterstützt dadurch mechanistische Entlastung sowie eine vorhersagbare Sicherheit bei der Zielvalidierung. Der Ansatz verbessert die Portfolio-Entscheidungsfindung, indem er robuste, skalierbare Systeme zur funktionellen Untersuchung der Magenbiologie und -pathologie bereitstellt.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die funktionelle Beurteilung der Magenepithelbiologie unter Verwendung patientenbasierter Systeme.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung durch Unterscheidung der Wachstumsdynamik zwischen antral- und körperbasierten Organoiden.
- Erleichtert standardisierte Hypothesentests über Patientenproben und Gewebewurzeln hinweg.
- Bietet eine reproduzierbare Plattform zur Bewertung genetischer und phänotypischer Variabilität.
Screening und Assay-Entwicklung
- Liefert validierte, quantifizierbare Organoidkulturen für die Entwicklung nachgeschalteter Assays.
- Gewährleistet Reproduzierbarkeit durch standardisierte Einzelzell-Aussaat und Wachstumsquantifizierung.
- Ermöglicht zuverlässigen Vergleich der Wirkstoffeffekte an Organoiden aus verschiedenen Magenregionen.
- Unterstützt Skalierbarkeit und Wiederverwendung der Plattform für Anwendungen im Hochdurchsatz-Screening mit hohem Informationsgehalt.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt eine Übereinstimmung zwischen In-vitro-Modellen und krankheitsrelevantem Magengewebe für eine translationale Kontinuität her.
- Ermöglicht eine risikoadjustierte Weiterentwicklung durch Aufdeckung regionspezifischen Wachstums und der Morphologie.
- Unterstützt die Entdeckung und Validierung von Biomarkern in patientenangepassten Organoidsystemen.
- Gewährleistet Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung unter Verwendung standardisierter PDOs.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Protokoll etabliert gastrische PDOs als grundlegendes Werkzeug von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Forschung und ermöglicht hypothesengetriebene Studien sowie funktionelle Validierungen in krankheitsrelevanten Systemen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und Klärung von Signalwegen unter Verwendung standardisierter, patientenabgeleiteter Organoiden.
- Screening: Bietet reproduzierbare, quantifizierbare Ergebnisse für die Bereitschaft von Assays und die Bewertung von Substanzen.
- Analytik: Ermöglicht die quantitative Messung von Anzahl, Größe und Morphologie von Organoiden für vergleichende Analysen.
- Translationale Forschung: Verbindet Grundlagenforschung und präklinische Arbeiten, indem sie die patientenspezifische Magenbiologie modelliert.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine skalierbare, standardisierte Plattform für die mehrfache Nutzung in verschiedenen F&E-Programmen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschären bei der Modellierung von Magenerkrankungen.
- Operativer Wert: Ermöglicht standardisierte, reproduzierbare und skalierbare Arbeitsabläufe zur Organoid-Generierung.
- Strategischer Wert: Verbessert Go/No-Go-Entscheidungen und Kapitaleffizienz, indem eine robuste biologische Validierung ermöglicht wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von Programmen zu Magenerkrankungen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse im Umgang mit Geweben, der Einzelzell-Isolierung und den Techniken der Organoidkultur.
- Benötigt Zugang zu Infrastruktur für die Gewebekultur sowie zu quantitativen Bildgebungs- oder Messmethoden.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen hinsichtlich der Aussaatdichte und der Protokolle zur Wachstumsquantifizierung.
- Kann eine Anpassung an verschiedene Magenabschnitte oder patientenabgeleitete Proben erfordern.
- Die Wachstumsvariabilität zwischen aus dem Magenantrum und dem Magenkörper stammenden Organoiden sollte die Versuchsplanung beeinflussen.
Biopharma-FAQs
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
