膵管腺癌の患者由来オルガノイド培養は、高忠実度で上皮腫瘍細胞コンパートメントを表す急速に確立された3次元モデルであり、この致死性悪性腫瘍に対する翻訳研究を可能にする。ここでは、オルガノイドを確立し、伝播する方法を詳細に提供するとともに、これらのモデルを用いて関連する生物学的アッセイを行う方法を提供する。
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膵管腺癌の患者由来オルガノイド培養は、高忠実度で上皮腫瘍細胞コンパートメントを表す急速に確立された3次元モデルであり、この致死性悪性腫瘍に対する翻訳研究を可能にする。ここでは、オルガノイドを確立し、伝播する方法を詳細に提供するとともに、これらのモデルを用いて関連する生物学的アッセイを行う方法を提供する。
膵管腺癌(PDAC)は、最も致死的な悪性腫瘍の一つである。近年、この疾患の3次元(3D)モデリングを可能にする次世代オルガノイド培養法が挙げられている。患者由来オルガノイド(PDO)モデルは、外科検体および小さな生検の両方から単離し、培養中に急速に形成することができる。重要なことに、オルガノイドモデルは、患者の腫瘍で検出された病原性遺伝子変化を保持し、患者の治療応答を予測するので、翻訳研究を可能にする。ここでは、3D、マトリックス埋め込み、オルガノイドモデルを研究するために組織培養ワークフローを適応するための包括的なプロトコルを提供します。原発性PDACオルガノイドの分離と伝播に関する方法と考慮事項について詳しく説明します。さらに、実験室でオルガノイドメディアがどのように調製され、品質を制御しているかを説明します。最後に、核酸(DNAおよびRNA)の単離、薬物検査などのオルガノイドモデルの下流特性評価のためのアッセイについて説明します。重要なことは、研究室でオルガノイド方法論を実装するための重要な考慮事項を提供することです。
膵管腺癌(PDAC)は、ほとんどの患者における後期診断、有効な治療法の欠如、および結果として10%1未満のままである低5年全体生存率を特徴とする致死性疾患である。患者のわずか20%が治癒外科的介入に適した局所疾患と診断される2、3.残りの患者は、典型的には、患者4、5の少数派に有効である化学療法剤の組み合わせで治療される。これらの差し迫った臨床ニーズに対応するために、研究者は早期発見戦略とより効果的な治療法の開発に積極的に取り組んでいます。重要な発見の臨床翻訳を加速するために、科学者は遺伝子操作されたマウスモデル、患者由来の異種移植片、単層細胞ライン、および、最近ではオルガノイドモデル6を採用している。
未変形前駆細胞の増殖を刺激する増殖因子およびWnt-リガンド豊富な条件を用いた三次元上皮オルガノイド培養は、まずマウス腸7について説明し、正常ヒト膵臓組織8に迅速に適応した。正常な乳管組織に加えて、オルガノイド方法論は、ヒトPDAC8の単離、膨張、および研究を可能にする。重要なことに、この方法は、外科検体からのオルガノイドの確立、ならびに細かいおよびコア針生検を支持し、研究者が疾患9、10のすべての段階を研究することを可能にする。興味深いことに、患者由来のオルガノイドは、よく記述された腫瘍転写サブタイプを要約し、精密医療プラットフォーム9、11の開発を可能にし得る。
PDACのための現在のオルガノイドプロトコルは、化学ナイーブ患者9からの患者サンプルの70%以上の正常な拡張を可能にする。ここでは、患者由来のPDACオルガノイドを単離、拡張、および特徴付けるために、当社の研究室で採用されている標準的な方法を提示します。他のPDACオルガノイド方法論は、12、13に記載されているが、これらの方法の比較は徹底的に行われていない。この技術は比較的新しく、急速に進歩しているので、これらのプロトコルは進化し続け、改善されることを期待しています。しかし、組織の取り扱いとオルガノイド培養の原理は引き続き有用であろう。
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研究用のすべてのヒト組織収集は、当社の内部審査委員会(IRB)によって審査され、承認されました。以下のプロトコルのすべては、哺乳動物組織培養実験室環境において無菌条件下で行われる。
1. メディアの準備
2. PDACオルガノイドの分離
注:使用前に少なくとも12時間、4°C環境(冷蔵庫またはコールドルーム)の氷上で基底膜抽出物(BME)溶液(成長因子低減;材料表)を解凍してください。オルガノイド培養用の組織培養プレートを使用前に少なくとも12時間、37°Cのインキュベーターでインキュベートする。
3. PDACオルガノイドの受け渡し
4. PDACオルガノイドの凍結と解凍
5. PDACオルガノイドの特性評価
注:オルガノイドの特性評価は、線維芽細胞や免疫細胞などの非上皮細胞型からの汚染のリスクを減少させるために、いくつかの通路の後に確立された培養物で行われるべきである。
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PDACからのオルガノイドの分離に関連する課題を例示するために、小さな低細胞腫瘍サンプルから患者由来オルガノイド培養物の確立を示す。最初のめっき後、図1に示すように、ウェルごとに少数のオルガノイドしか見えなかった。オルガノイドは、2週間のスパンにわたって大きく成長させられ、より堅牢な文化を確立するために、我々のプロトコルに従って通過させられました(図1)。後期一次単離物で観察されたより大きな嚢胞性オルガノイドは、ステップ2.13で説明したように、氷冷BMEとオルガノイドの混合中に容易に小さな断片に分解されることに注意することが重要である。
ファーマコタイピングプロトコルの結果を実証するために、このプロトコルに記載されているように、確立され、急速に成長している代表的なPDACオルガノイドから単一細胞を調製した。1,000個の生存可能な細胞をウェル当たりにめっきし、細胞傷害性化学療法剤、ゲムシタビンおよびパクリタキセルがドーサドー化される前に24時間以上回収させた。1...
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ここでは、患者由来PDACオルガノイドを分離、拡張、特徴付けするための現在のプロトコルを提示する。オルガノイド培養の確立に関する現在の成功率は70%を超えています。したがって、これらの方法はまだ完成されておらず、時間の経過とともに改善と進化が期待されています。PDACは腫瘍性細胞性が低いため、サンプルサイズに対して重要な考慮事項を考慮する必要があります。その結果、小さな標本は腫瘍細胞をほとんど含んでおらず、ほんの一握りのオルガノイドしか生成しません。さらに、多くの患者は、外科的介入15の前に化学療法および/または化学放射線ベースのネオアジュバント治療を受ける。治療が特定の患者に対して有効である場合、腫瘍組織は生存可能な細胞を欠いている可能性がある。これらの方法の初期最適化には化学ナイーブ患者サンプルの取得が好ましいが、これは必ずしも可能ではない。興味深いことに、腫瘍組織の外科的除去後の虚血時間は、サンプルが24時間以内に処理される限り、オルガノイド単離を成功させるための主要な基準ではないことがわかりました。
膵管腺癌は、強い脱形成反応...
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著者たちは何も開示する必要はない。
UCサンディエゴムーアズがんセンターバイオリポジトリと組織技術共有リソース、ローリー研究所のメンバー、および外科腫瘍学部門のUCサンディエゴ外科部門のサポートに感謝しています。AMLは、NIH CA155620、SU2C CRUKルストガルテン財団膵臓がんドリームチーム賞(SU2C-AACR-DT-20-16)、膵臓癌を治すための基金への寄付者によって寛大にサポートされています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 12チャンネルピペット(p20、p100、またはp200)チップ | |||
| 12ウェルプレート | オリンパス | 25-106 | |
| 15 ml LoBindコニカルチューブ | エッペンドルフ | EP0030122208 | |
| 15 mlチューブ ローテーターおよび/またはニューテーター | |||
| 37 >C CO2インキュベーター37 | |||
| °Cウォーターバス | |||
| 384ウェルプレート | コーニング | 4588 | 超低アタッチメント、黒色、光学的にクリア |
| A 83-01 | TOCRIS | 2939 | |
| ADV DMEM | サーモフィッシャー | 12634010 | |
| アニマルフリー 組換えヒト EGF | Peprotech | AF-100-15 | |
| 自動セルカウンター | |||
| B27サプリメント | ThermoFisher | 17504044 | |
| 細胞回収溶液 | コーニング | 354253 | は、基底膜抽出物を4°Cで解重合します。C |
| CellTiterGlow | Promega | G7570 | 発光細胞生存試薬 |
| クロロホルム | シグマ | C2432 | |
| コンピュータ | |||
| CryoStor CS10 | StemCELL Tech | 07930 | 細胞凍結液 |
| Cultrex R-spondin1 (Rspo1) Cells | Trevigen | 3710-001-K | |
| DMEM | ATCC | 30-2002 | |
| DNase I | Sigma | D5025 | |
| 薬剤プリンター | Tecan | D300e | これは、私たちが研究室で使用する薬剤プリンターです |
| Excel | データ分析用 | ||
| Extra Fine Graefe Forceps | Fine Science Tools | 11150-10 | |
| FBS | ThermoFisher | 16000044 | |
| G-418 | サーモフィッシャー | 10131035 | |
| ガストリンI.(ヒト) | TOCRIS | 3006 | |
| ジェントルコラゲナーゼ/ヒアルロニダーゼ | STEMCELL Tech | 7919 | |
| GlutaMAX | モフィッシャー | 35050061 | タミン溶液 |
| GraphPad プリズム | データ解析用 | ||
| HEPES | サーモフィッシャー | 15140122 | |
| 層流組織培養フード | |||
| ルミノメーター | |||
| L-Wnt-3A 発現細胞 | ATCC | CRL-2647 | |
| MACS 組織保存ソリューション | Miltenyi biotec | 130-100-008 | |
| マトリゲル マトリックス | コーニング | 356230 | 基底膜抽出物 (BME)、成長因子減少 |
| 氏 フロスティ 凍結容器 | サーモフィッシャー | 5100-0001 | |
| N-アセチルシステイン | シグマ | A9165 | |
| ニコチンアミド | シグマ | N0636 | |
| p1000 チップ | |||
| ピペット p200 チップ | |||
| PBS | サーモフィッシャー | 10010049 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | ThermoFisher | 15630080 | |
| primocin | InvivoGen | ant-pm-2 | |
| 急流フィルターユニット (0.2 & micro;m) | サーモフィッシャー | 121-0020 | |
| 組換えヒト FGF-10 | Peprotech | 100-26 | |
| 組換えマウス Noggin | Peprotech | 250-38 | |
| 滅菌ディスポーザブルメス、#10 ブレード | VWR | 89176-380 | |
| 組織培養遠心分離機 | |||
| 組織培養ディッシュ 10 cm | オリンパス | 25-202 | |
| TRIZol | ThermoFisher | 15596018 | 酸フェノール溶液 |
| TrypLE Express | ThermoFisher | 12605010 | |
| Y-27632 | Sigma | Y0503 | |
| Zeocin | ThermoFisher | R25001 |
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