脱細胞化肺細胞外マトリックスハイドロゲルの開発と特性評価
2023年12月8日
プロトコルは原産の牛のような肺のティッシュに加えられる2つの明瞭な脱cellularizationの方法を解明し、それぞれの性格描写の広範囲の記述を提供する。
1 器官型肺組織モデルの開発を目指しています。2 そこで、ウシ肺組織4の脱細胞化3と肺細胞外マトリックスハイドロゲルの再構成を最適化しました。5 この研究では、6 再構成された肺ハイドロゲルの生化学的および機械的特性 9に対するさまざまな脱細胞化法 8 の影響 7 を理解しようとしています。
10 脱細胞化プロトコル 11の主な課題の1つは、再構成ハイドロゲルにおける機械的安定性 12 を達成することであり、13 これには、脱細胞化 15 が機械的特性に及ぼす影響についての理解 14 が必要である。16 剛性や粘弾性などのこれらの特性 17 は、細胞の挙動に重要な影響を及ぼします 18 私たちは方法論を確立しました19はウシの肺を効果的に脱細胞化し、20はヒトの肺の細胞外マトリックス22との注目すべき類似性を示す再現性のある肺ハイドロゲル21をもたらす。
23したがって、肺の文脈における疾患モデリング26の目的で天然の肺dECMハイドロゲル25を利用することには、実質的な期待24がある。27 我々は、細胞マトリックスの相互作用に特に焦点を当てて、恒常性および疾患状態 29をモデル化するために組織 28を操作した。30 したがって、我々は、器官型細胞外マトリックス 31 の役割 31、32 細胞の挙動に対するユニークな内容と機械的側面 33 の両方の観点から理解することに関心がある。
34 私たちの現在の研究は、生体模倣的な35患者固有のがんオルガノイドモデルの構築に焦点を当てています。
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概要
本研究では、器官型肺組織モデルの開発を目的として、ウシ肺組織の脱細胞化法の最適化に焦点を当てています。本研究では、異なる脱細胞化技術が、再構成された肺ハイドロゲルの生化学的および機械的特性にどのように影響するかを調査しています。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 生物学
- 組織工学
背景
- 脱細胞化は、組織モデルを作成する上で極めて重要です。
- 再構成ハイドロゲルにおける機械的安定性の確保は課題となっています。
- 細胞の挙動を理解するためには、機械的特性を把握することが不可欠です。
- 再構成ハイドロゲルは、ヒト肺の細胞外マトリックスを模倣している必要があります。
研究目的
- 信頼性の高い臓器型肺組織モデルを構築すること。
- 脱細胞化法が肺ハイドロゲルに及ぼす影響を評価すること。
- 再構成ハイドロゲルの機械的特性を向上させること。
使用した手法
- ウシ肺組織の脱細胞化。
- ハイドロゲルの生化学的特性の評価。
- 剛性や粘弾性などの機械的特性の評価。
- 肺細胞外マトリックスハイドロゲルの再構成。
主な結果
- 再現性のある肺ハイドロゲルを得るための脱細胞化に成功した。
- ハイドロゲルは機械的安定性と適切な特性を示した。
- ヒト肺細胞外マトリックスとの顕著な類似性が認められた。
- 脱細胞化と機械的特性の関係についての知見が得られた。
結論
- 脱細胞化法は、ハイドロゲルの特性に大きな影響を与えます。
- プロトコルを最適化することで、機械的安定性を得ることが可能です。
- 本研究は、肺組織モデルの開発に寄与するものです。
よくある質問
産業界における重要性
脱細胞化肺細胞外マトリックス（ECM）ハイドロゲルは、初期創薬および前臨床研究における肺の生物学と疾患のモデリングにおいて、再現性のある臓器特有のプラットフォームを提供します。生化学的および機械的特性を制御し、特性評価できる能力により、細胞-マトリックス相互作用研究における予測信頼性が高まり、in vitroモデルからin vivoでの妥当性へのトランスレーショナルな連続性がサポートされます。このアプローチは、市販のECM製品に代わる生理学的に関連性のある選択肢を提供することで、ポートフォリオの選別における重要な転換点に対応します。
バイオファーマR&Dにおける戦略的応用
初期発見およびターゲットバリデーション
- 生体に似た肺微小環境において、細胞とマトリックスの相互作用の解析を可能にします。
- ECMの組成および力学的な特性が細胞挙動に与える影響を明確にすることで、生物学的なリスク低減を支援します。
- 疾患に関連するシステムにおける、機能的なターゲットバリデーションを促進します。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- ダウンストリームの細胞ベースのアッセイに最適化された、標準化かつ再現性のあるハイドロゲルを提供します。
- アッセイ条件のベンチマークとして、定量的で機械的な読み取り値（剛性、粘弾性）を提供します。
- ハイコンテントスクリーニングプラットフォーム向けに、ECM基材のスケールアップ可能な調製を可能にします。
翻訳および前臨床研究
- in vitroモデルをヒト肺のECM特性に適合させ、疾患モデリングを向上させます。
- トランスレーショナルなバイオマーカー探索のための、患者個別のオルガノイドモデルの開発を支援します。
- 天然のECMシグナルを維持することで、前臨床検証におけるメカニズムの曖昧さを低減します。
パイプラインおよびワークフローの統合
この脱細胞化およびハイドロゲル特性評価のワークフローは、検証済みの臓器型ECMプラットフォームを提供することにより、初期の発見、アッセイ開発、およびトランスレーショナルリサーチを橋渡しします。
- 探索生物学：ECMによる細胞挙動およびパスウェイ調節に関する仮説検証をサポートします。
- スクリーニング：アッセイの標準化に向けた、再現性のある定量的な力学的ベンチマークを提供します。
- 分析：比較分析のための貯蔵弾性率、損失弾性率、ゲル化速度、および応力緩和の測定を可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ：ヒト肺ECMを模倣することで、in vitroから前臨床モデルへの円滑な移行を促進します。
- 企業レベルでの再利用：さまざまな疾患モデルやスクリーニングキャンペーンに適応可能な、再利用可能なECMハイドロゲルプラットフォームを構築します。
運用および企業への影響
- 科学的価値： 細胞-マトリックス研究における予測信頼性を向上させ、メカニズム的な曖昧さを低減します。
- 運用の価値： R&Dワークフロー向けに、標準化され、スケーラブルで再現性のあるECM基質を提供します。
- 戦略的価値： 生理学的に適切なモデルシステムを可能にすることで、go/no-go判断の精度を向上させ、資本効率を高めます。
- ポートフォリオへの影響： リスク調整後の優先順位付けを支援し、疾患モデルおよび治療仮説の進展を後押しします。
実施上の検討事項
- 組織の脱細胞化およびECMハイドロゲルの作製に関する専門知識が必要です。
- 機械的および生化学的特性を評価するための、レオメトリーおよび組織学的解析のインフラへのアクセスが必要です。
- 脱細胞化プロトコルおよびハイドロゲル調製におけるチーム間の標準化が求められます。
- 異なる組織源や疾患の文脈に応じて、適応調整が必要な場合があります。
- 機械的特性およびECM組成は、脱細胞化法の選択に敏感に影響されます。
バイオファーマ FAQ
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:34
Harvesting, Decellularization, and Pepsin Digestion of Bovine Lung Tissues for Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogel Formation
4:25
Assessment of Gelation Kinetics and Stress‐Relaxation Properties in Decellularized Lung Extracellular Matrix Hydrogels Using Oscillatory Rheology
