Utilisation d’organoïdes intestinaux humains pour comprendre l’épithélium de l’intestin grêle au niveau transcriptionnel d’une seule cellule
28 juin 2024
Le protocole combine la technologie des organoïdes intestinaux humains avec l’analyse transcriptomique d’une seule cellule pour fournir des informations significatives sur la biologie intestinale jusqu’alors inexplorée.
Nous intégrons la transcriptomique unicellulaire et la technologie des organoïdes pour mieux comprendre la biologie de l’intestin grêle. Ces technologies nous permettent de mieux comprendre l’hétérogénéité cellulaire qui existe au sein de ce tissu. Les outils qui améliorent le débit, la sensibilité et les résolutions sont les clés qui ont fait avancer la recherche dans le domaine.
Quelques exemples sont l’amélioration des méthodes de calcul et les innovations technologiques. La réduction des coûts est également un objectif majeur. Le processus de préparation et de séquençage des banques d’échantillons peut entraîner des variations de transcription, ce qui constitue un défi.
Pour les organoïdes, les défis spécifiques comprennent le contexte spatial limité ou les informations sur la dynamique temporelle. L’analyse unicellulaire des organoïdes intestinaux humains fournit des informations jusqu’alors inaccessibles sur les types de cellules qui composent l’épithélium intestinal. Cela ouvre ainsi la fenêtre sur le paysage transcriptionnel de ces cellules.
Nous utilisons ces technologies pour identifier les biomarqueurs et les mécanismes des maladies intestinales humaines. Ces biomarqueurs et mécanismes feront progresser notre capacité à utiliser des approches fondées sur la médecine personnalisée pour traiter les maladies humaines et améliorer la santé humaine en général.
Aperçu
Cette étude examine l'intégration de la transcriptomique unicellulaire et de la technologie des organoïdes afin d'améliorer la compréhension de la biologie de l'intestin grêle. Le protocole permet une compréhension sans précédent de l'hétérogénéité cellulaire au sein de l'épithélium intestinal, faisant ainsi progresser la recherche sur les maladies intestinales humaines.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Comprendre la biologie de l'intestin grêle
- Identifier des biomarqueurs pour les maladies intestinales
- Faire progresser les approches de médecine personnalisée
Contexte
- Intégration de la technologie des organoïdes à l'analyse transcriptomique
- Difficultés liées à l'analyse unicellulaire et à la recherche sur les organoïdes
- Importance de la réduction des coûts et de l'amélioration des méthodes computationnelles
Méthodes utilisées
- Analyse transcriptomique à l'échelle cellulaire unique
- Organoïdes intestinaux humains
- Digestion cellulaire enzymatique et techniques de suspension cellulaire
Résultats principaux
- Isolation d'un grand nombre de cellules individuelles à partir d'organoïdes
- Connaissances approfondies sur les paysages transcriptionnels et les types cellulaires présents dans l'épithélium intestinal
- Potentiel pour l'identification de biomarqueurs liés aux maladies humaines
Conclusions
- Démontre l'utilité de la combinaison de la technologie des organoïdes avec la transcriptomique pour obtenir des informations biologiques
- Mettre en évidence l'importance pour faire progresser la recherche sur la santé et les maladies intestinales
Questions fréquemment posées
Pertinence sectorielle pour les cadres
La transcriptomique unicellulaire appliquée aux organoïdes intestinaux humains permet une résolution sans précédent de l'hétérogénéité des cellules épithéliales, soutenant la déminution des risques mécanistiques et la validation des cibles en recherche gastro-intestinale. Cette plateforme comble l'écart translationnel entre les modèles animaux et les études cliniques, offrant une confiance prédictive pour la découverte précoce de thérapeutiques. Cette approche est stratégiquement placée pour guider l'identification de biomarqueurs et l'élucidation des mécanismes de la maladie, ayant un impact direct sur la priorisation des portefeuilles en recherche et développement biopharmaceutique.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'interrogation des voies cellulaires et des états transcriptionnels dans un système pertinent pour l'humain.
- Prend en charge la validation fonctionnelle des cibles en cartographiant l'expression génique spécifique aux types cellulaires.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques grâce à des données unicellulaires à haute résolution.
- Améliore la confiance prédictive dans les décisions de sélection et de tri des cibles.
Développement de tests et criblage
- Fournit des suspensions uniques de cellules issues d'organoïdes validées pour des protocoles de criblage en aval.
- Permet une mesure quantitative et reproductible de l'expression génique au sein de divers types cellulaires.
- Facilite la standardisation et la montée en échelle des tests pour des applications à haut débit.
- Prépare des systèmes biologiques robustes pour une évaluation fiable de composés.
Recherche translationnelle et préclinique
- S'aligne sur la biologie humaine pertinente pour la maladie afin de faciliter la découverte de biomarqueurs translationnels.
- Assure une continuité allant de la découverte à la validation préclinique en utilisant des modèles humains ex vivo.
- Réduit les risques de translation en fournissant des connaissances mécanistiques sur les maladies intestinales humaines.
- Permet de prendre des décisions d'avancement ajustées au risque, fondées sur des données spécifiques à l'humain.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Cette méthode s'intègre dans la continuité de la découverte, depuis la validation précoce de cibles jusqu'à la recherche préclinique, en exploitant des modèles d'organoïdes humains pour l'analyse à l'échelle de la cellule unique.
- Biologie de la découverte : Fait progresser la vérification des hypothèses et la clarification des voies biologiques dans un contexte pertinent pour l'humain.
- Criblage : Fournit des lectures reproductibles et quantitatives au niveau cellulaire unique pour le développement de tests.
- Analytique : Fournit des données transcriptomiques riches pour comparer les conditions expérimentales et les états cellulaires.
- Recherche translationnelle : Relie la phase de découverte à la phase préclinique à l’aide de modèles de tissus humains pertinents pour les maladies.
- Réutilisation en entreprise : Met en place une plateforme évolutible et réutilisable pour divers programmes de recherche sur le tube digestif et les épithéliums.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles.
- Valeur opérationnelle : Standardise les flux de travail pour assurer la reproductibilité et l'évolutivité entre les équipes.
- Valeur stratégique : Permet de prendre des décisions éclairées d'aller ou de ne pas aller de l'avant et une gestion efficiente du portefeuille en termes de capital.
- Impact sur le portefeuille : Favorise la priorisation et l'avancement, ajustées au risque, des programmes sur les interactions génétiques et les maladies épithéliales.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture d'organoïdes, dissociation de cellules uniques et analyse transcriptomique.
- Exige un accès au partitionnement microfluidique, au séquençage de nouvelle génération et à une infrastructure informatique.
- Implique une standardisation entre équipes pour la préparation des échantillons et l'analyse des données.
- Une adaptation peut être nécessaire selon les formats d'organoïdes et les sources tissulaires.
- Les défis comprennent la gestion de la variation transcriptionnelle et le manque de contexte spatial ou temporel.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Chapters in this video
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Introduction
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Preparation of Single Cell Suspensions from Differentiated 3D Human Intestinal Organoids for Single Cell Transcriptomics
3:54
Preparation of Single Cell Suspensions from Human Intestinal Organoids Differentiated on Membrane Cell Culture Insert
6:27
Preparation of Single Cell Suspensions from Human Intestinal Organoids Differentiated as 96 Well Monolayers
