Génération et manipulation d’organoïdes intestinaux de rat
23 juin 2023
Nous présentons ici un protocole permettant de générer des organoïdes intestinaux de rat et de les utiliser dans plusieurs applications en aval. Les rats sont souvent un modèle préclinique privilégié, et le système organoïde intestinal robuste répond au besoin d’un système in vitro pour accompagner les études in vivo .
Dans cette étude, nous avons établi un modèle d’organoïde intestinal de rat qui est robuste dans la culture cellulaire à long terme. Nous démontrons également les premières manipulations génétiques réussies utilisant à la fois l’infection lentivirale et la transfection transitoire. Ce modèle est un excellent outil pour manipuler la biologie intestinale chez le rat où les outils génétiques disponibles in vivo sont limités.
Les organoïdes intestinaux de rat étaient auparavant difficiles à cultiver à long terme. En générant un modèle d’organoïde de rat robuste et génétiquement manipulable, nous offrons aux chercheurs une flexibilité et un choix supplémentaires pour sélectionner le modèle d’organoïde le mieux adapté à leur situation particulière. Les organoïdes intestinaux de souris sont utilisés pour étudier le comportement, le destin et la physiologie des cellules souches, mais ils peuvent être un modèle sous-optimal.
Puisqu’il existe des différences essentielles entre la biologie de la souris et celle de l’homme. D’autre part, les organoïdes intestinaux humains peuvent être difficiles à obtenir et ont des exigences complexes en matière de culture cellulaire. Le modèle organoïde de rat que nous décrivons ici conserve une pertinence physiologique clé pour la biologie humaine, tout en étant considérablement plus facile d’accès et d’entretien que les organoïdes intestinaux humains.
Le développement et l’optimisation du modèle d’organoïdes intestinaux de rat permettent des manipulations génétiques, des traitements pharmacologiques et des études de biologie intestinale à plus haut débit et un modèle accessible présentant une pertinence physiologique clé pour les humains. De plus, ces organoïdes de rat permettront d’étudier la physiologie spécifique à l’espèce, le destin cellulaire, les variations phénotypiques et les modèles de maladies dans l’intestin.
Aperçu
Cette étude examine la mise en place d'un modèle robuste d'organoïde intestinal de rat, adapté à une culture cellulaire à long terme. Ce modèle facilite les manipulations génétiques et constitue un système in vitro accessible pour approfondir l'étude de la biologie intestinale en lien avec la physiologie humaine.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Biologie intestinale
- Techniques de manipulation génétique
- Modèles précliniques
Contexte
- Les rats sont un modèle préclinique privilégié.
- Des difficultés antérieures dans la culture à long terme d'organoïdes intestinaux de rat.
- Des différences importantes existent entre la biologie murine et humaine, pouvant influencer les résultats de la recherche.
Méthodes utilisées
- Infection lentivirale et transfection transitoire pour les modifications génétiques.
- Organoïdes intestinaux de rat comme système biologique.
- Méthodologies de culture cellulaire et de dissection pour la génération d'organoïdes.
Résultats principaux
- Génération et entretien réussis d'organoïdes intestinaux de rat.
- Démonstration de la possibilité de manipuler génétiquement les organoïdes.
- Mise à disposition d'une alternative viable aux modèles d'organoïdes murins et humains pour les études biologiques.
Conclusions
- L'étude propose un nouveau modèle d'organoïde intestinal de rat qui permet la manipulation génétique.
- Ce modèle peut considérablement améliorer la recherche en biologie intestinale avec une pertinence pour l'humain.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Des organoïdes intestinaux robustes chez le rat permettent aux équipes de biopharmacie d'étudier la biologie intestinale dans un modèle présentant une pertinence physiologique plus proche de celle de l'humain que les systèmes murins, tout en restant plus accessibles que les organoïdes dérivés de l'humain. Cette plateforme soutient la manipulation génétique et les études à haut débit, comblant ainsi un manque critique dans la modélisation des maladies et la validation des cibles en recherche gastro-intestinale. Le modèle améliore la confiance prédictive et la continuité translationnelle aux étapes clés de la découverte précoce et du développement préclinique.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet l'interrogation fonctionnelle des voies intestinales et des décisions concernant le destin cellulaire dans un système physiologiquement pertinent.
- Permet la manipulation génétique pour l'analyse mécanistique et la validation des cibles lorsque les outils in vivo chez le rat sont limités.
- Facilite les études comparatives de la biologie intestinale propres à chaque espèce afin d'éclairer le choix et le triage des cibles.
Développement de criblages et de tests
- Offre une plateforme standardisée et reproductible pour les tests pharmacologiques et le criblage de composés.
- Permet le développement de tests fonctionnels de gonflement et de lectures quantitatives pour les flux de travail en aval.
- Permet la préparation de monocouches en 2D et d'organoïdes en 3D pour divers formats de tests.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les modèles précliniques avec la physiologie intestinale humaine pour une pertinence translationnelle améliorée.
- Permet l'étude de phénotypes spécifiques aux maladies et des réponses des biomarqueurs dans un système in vitro évolutif.
- Établit un lien entre la découverte et la validation préclinique en permettant des manipulations génétiques et pharmacologiques sur des tissus dérivés de rat.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette plateforme d'organoïdes de rat s'adapte à la recherche depuis la phase de découverte précoce jusqu'à la recherche préclinique, en soutenant les tests d'hypothèses, la validation de cibles et les études translationnelles.
- Biologie de la découverte : Facilite l'élucidation des voies biologiques et la réduction des risques fonctionnels grâce à des tests génétiques et fonctionnels.
- Criblage : Fournit des cultures d'organoïdes prêtes à l'emploi et reproductibles pour l'évaluation de composés et le criblage phénotypique.
- Analytique : Fournit des données quantitatives issues de tests fonctionnels et d'imagerie pour une comparaison robuste des résultats.
- Recherche translationnelle : Permet la modélisation de maladies et l'alignement de biomarqueurs dans un système de rat physiologiquement pertinent.
- Réutilisation en entreprise : Offre un modèle souple et évolutif, adaptable à plusieurs programmes de recherche et contextes pathologiques.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Augmente la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles intestinales.
- Valeur opérationnelle : Standardise les flux de travail et améliore la reproductibilité des études génétiques et pharmacologiques.
- Valeur stratégique : Permet de meilleures décisions d'avancement ou d'abandon et une meilleure efficacité du capital en alignant les modèles sur la biologie humaine.
- Impact sur le portefeuille : Soutient la priorisation et l'avancement ajustés au risque des programmes gastro-intestinaux.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture d'organoïdes, en manipulation génétique et en développement de tests fonctionnels.
- Suppose un accès à une infrastructure de culture cellulaire, à des équipements d'imagerie et à des outils de biologie moléculaire.
- Exige une standardisation interéquipes pour assurer la reproductibilité et la comparabilité des données.
- Une adaptation peut être nécessaire selon les différentes régions intestinales ou les modèles de maladie.
- La stabilité en culture à long terme et la possibilité de passage à l'échelle doivent être validées pour chaque application.
