Name: がん研究のための生理学的ヒト血管新生微小腫瘍モデルの確立 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-09-15T14:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: 学ぼう、マイクロ流体デバイスを用いた生理学的血管新生微小腫瘍モデルの構築法。動的流動条件下でヒト細胞を培養し、がん生物学、薬剤効果、免疫細胞動態を再現する。個別化医療への応用も可能です。

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Christopher Hughes博士の研究室のメンバーには、説明されている手順に貴重な意見を寄せていただき、Abraham Lee博士の研究室の共同研究者には、プラットフォームの設計と製造を支援していただいたことに感謝します。この研究は、UG3/UH3 TR002137、R61/R33 HL154307、1R01CA244571、1R01 HL149748、U54 CA217378 (CCWH)、TL1 TR001415 and W81XWH2110393 (SJH)の助成金によって支援されました。

マイクロ流体工学に基づく血管新生ヒト微小腫瘍モデルの準備

<ol><li>Siegel, R. L., Miller, K. D., Wagle, N. S., Jemal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cancer+statistics%2C+2023%5BTitle%5D)+AND+%22CA+Cancer+J+Clin%22%5BJournal%5D)">Cancer statistics, 2023.</a> CA Cancer J Clin. 73 (1), 17-48 (2023).</li>
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<li>Osaki, T., Sivathanu, V., Kamm, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascularized+microfluidic+organ-chips+for+drug+screening%2C+disease+models+and+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Vascularized microfluidic organ-chips for drug screening, disease models and tissue engineering.</a> Curr Opin Biotechnol. 52, 116-123 (2018).</li>
<li>Shirure, V. S., Hughes, C. C. W., George, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+vascularized+organoid-on-a-chip+models%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Engineering vascularized organoid-on-a-chip models.</a> Annu Rev Biomed Eng. 23, 141-167 (2021).</li>
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<li>Sontheimer-Phelps, A., Hassell, B. A., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+cancer+in+microfluidic+human+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">Modelling cancer in microfluidic human organs-on-chips.</a> Nat Rev Cancer. 19 (2), 65-81 (2019).</li>
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<li>Phan, D. T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+vascularized+and+perfused+organ-on-a-chip+platform+for+large-scale+drug+screening+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A vascularized and perfused organ-on-a-chip platform for large-scale drug screening applications.</a> Lab Chip. 17 (3), 511-520 (2017).</li>
<li>Hachey, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+vascularized+micro-tumor+model+of+human+colorectal+cancer+recapitulates+in+vivo+responses+to+standard-of-care+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">An in vitro vascularized micro-tumor model of human colorectal cancer recapitulates in vivo responses to standard-of-care therapy.</a> Lab Chip. 21 (7), 1333-1351 (2021).</li>
<li>Hachey, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Human+Vascularized+Micro-Tumor+Model+of+Patient-Derived+Colorectal+Cancer+Recapitulates+Clinical+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Res%22%5BJournal%5D)">A Human Vascularized Micro-Tumor Model of Patient-Derived Colorectal Cancer Recapitulates Clinical Disease.</a> Transl Res. 255, 97-108 (2023).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+in+vitro+vascularized+micro-organ+and+micro-tumor+models+are+reproducible+organ-on-a-chip+platforms+for+studies+of+anticancer+drugs%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology%22%5BJournal%5D)">Human in vitro vascularized micro-organ and micro-tumor models are reproducible organ-on-a-chip platforms for studies of anticancer drugs.</a> Toxicology. 445, 152601(2020).</li>
<li>Jahid, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure-based+Design+of+CDC42+Effector+Interaction+Inhibitors+for+the+Treatment+of+Cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Structure-based Design of CDC42 Effector Interaction Inhibitors for the Treatment of Cancer.</a> Cell Rep. 39 (4), 110760(2022).</li>
<li>Hsu, Y. H., Moya, M. L., Hughes, C. C. W., George, S. C., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+platform+for+generating+large-scale+nearly+identical+human+microphysiological+vascularized+tissue+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A microfluidic platform for generating large-scale nearly identical human microphysiological vascularized tissue arrays.</a> Lab Chip. 13 (15), 2990-2998 (2013).</li>
<li>Moya, M. L., Hsu, Y. H., Lee, A. P., Christopher, C. W. H., George, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+perfused+human+capillary+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+-+Part+C%3A+Methods%22%5BJournal%5D)">In vitro perfused human capillary networks.</a> Tissue Eng - Part C: Methods. 19 (9), 730-737 (2013).</li>
<li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+on-chip+microfluidic+pressure+regulator+that+facilitates+reproducible+loading+of+cells+and+hydrogels+into+microphysiological+system+platforms%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">An on-chip microfluidic pressure regulator that facilitates reproducible loading of cells and hydrogels into microphysiological system platforms.</a> Lab Chip. 16 (5), 868-876 (2016).</li>
<li>Phan, D. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood-brain+barrier-on-a-chip%3A+Microphysiological+systems+that+capture+the+complexity+of+the+blood-central+nervous+system+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Biol+Med%22%5BJournal%5D)">Blood-brain barrier-on-a-chip: Microphysiological systems that capture the complexity of the blood-central nervous system interface.</a> Exp Biol Med. 242 (17), 1669-1678 (2017).</li>
<li>Kurokawa, Y. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+induced+pluripotent+stem+cell-derived+endothelial+cells+for+three-dimensional+microphysiological+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+C%3A+Methods%22%5BJournal%5D)">Human induced pluripotent stem cell-derived endothelial cells for three-dimensional microphysiological systems.</a> Tissue Eng Part C: Methods. 23 (8), 474-484 (2017).</li>
<li>Romero-López, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recapitulating+the+human+tumor+microenvironment%3A+Colon+tumor-derived+extracellular+matrix+promotes+angiogenesis+and+tumor+cell+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Recapitulating the human tumor microenvironment: Colon tumor-derived extracellular matrix promotes angiogenesis and tumor cell growth.</a> Biomaterials. 116, 118-129 (2017).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Carpenter, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CellProfiler%3A+Image+analysis+software+for+identifying+and+quantifying+cell+phenotypes%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Biol%22%5BJournal%5D)">CellProfiler: Image analysis software for identifying and quantifying cell phenotypes.</a> Genome Biol. 7 (10), R100(2006).</li>
<li>Zudaire, E., Gambardella, L., Kurcz, C., Vermeren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+computational+tool+for+quantitative+analysis+of+vascular+networks%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+one%22%5BJournal%5D)">A computational tool for quantitative analysis of vascular networks.</a> PLoS one. 6 (11), e27385(2011).</li>
<li>Corliss, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((REAVER%3A+A+program+for+improved+analysis+of+high-resolution+vascular+network+images%5BTitle%5D)+AND+%22Microcirculation%22%5BJournal%5D)">REAVER: A program for improved analysis of high-resolution vascular network images.</a> Microcirculation. 27 (5), e12618(2020).</li>
<li>Urban, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+learning+for+drug+discovery+and+cancer+research%3A+Automated+analysis+of+vascularization+images%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE%2FACM+Trans+Comput+Biol+Bioinform%22%5BJournal%5D)">Deep learning for drug discovery and cancer research: Automated analysis of vascularization images.</a> IEEE/ACM Trans Comput Biol Bioinform. 16 (3), 1029-1035 (2019).</li>
<li>COMSOL Multiphysics. , Stockholm, Sweden. www.comsol.com (2023).</li>
</ol>

CCWHは、Aracari Biosciences, Inc.の株式を保有しており、Aracari Biosciences, Inc.は、本稿で紹介した技術のバージョンを商業化しています。この取り決めの条件は、カリフォルニア大学アーバイン校の利益相反ポリシーに従って検討および承認されています。その他の利益相反はありません。

体内のほぼすべての組織が血管系を通じて栄養素と酸素を受け取るため、in vitroでの現実的な疾患モデリングと薬物スクリーニングに不可欠な要素となっています。さらに、いくつかの悪性腫瘍と病態は、血管内皮機能障害と透過性亢進によって定義されます3。特に、がんでは、腫瘍関連の血管系はしばしば灌流が悪く、破壊され、漏出しているため、腫瘍への治療および免疫細胞の送達に対する障壁として機能します。さらに、血管系は、がん細胞が転移して離れた組織に種をまくことができる導管として機能し、細胞間コミュニケーションを促進して免疫応答を弱め、がん細胞の増殖と播種をさらに促進します。これらの現象は、血管ニッチが治療抵抗性とがんの進行に果たす重要な役割と、前臨床試験中に腫瘍微小環境を正確にモデル化する必要性を浮き彫りにしています。しかし、標準的な in vitro モデルシステムでは、適切な間質および血管成分が含まれておらず、動的流動条件も組み込まれていません。現在のモデルシステムのこれらの欠点に対処するために、生理学的腫瘍学研究のための生きた灌流ヒト微小腫瘍(VMT)の形成をサ...

がんは依然として世界的に大きな健康上の懸念事項であり、米国では死因の第2位となっています。国立保健統計センターは、2023年だけでも、米国で190万人以上の新規がん患者と60万人以上のがん死亡者が発生すると予想しており1、効果的な治療アプローチの緊急の必要性が浮き彫りになっています。しかし、現在、臨床試験に入った抗がん剤のうち、最終的にFDAの承認を得るのはわずか5.1%です。有望な候補が臨床試験を成功裏に進められないのは、前臨床医薬品開発中に2D培養やスフェロイド培養などの非生理学的モデルシステムを使用することに部分的に起因している可能性があります2。これらの古典的ながんモデルには、治療抵抗性や疾患進行の重要な決定要因である間質ニッチ、関連する免疫細胞、灌流血管系など、腫瘍微小環境の本質的な構成要素が欠けています。したがって、前臨床所見の臨床的翻訳を改善するためには、ヒト のin vivo 腫瘍微小環境をよりよく模倣する新しいモデルシステムが必要です。
組織工学の分野は急速に進歩しており、実験室でヒトの疾患を研究するためのより良い方法を提供しています。重要な進展の1つは、臓器チップまたは組織チップとしても知られる微小生理学的システム(MPS)の出現であり、これは、健康な状態または病気の状態を再現できる機能的で小型化された人間の臓器です3,4,5。これに関連して、3次元マイクロ流体ベースのin vitroヒト腫瘍モデルである腫瘍チップが、腫瘍学研究用に開発されました2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 .これらの高度なモデルは、動的な腫瘍微小環境内に生化学的および生物物理学的な手がかりを組み込んでおり、研究者はより生理学的に適切な状況で腫瘍の挙動と治療への反応を研究することができます。しかし、これらの進歩にもかかわらず、生きた機能的な血管系、特に生理学的流れに応答して自己パターン化する血管系をうまく組み込んだグループはほとんどありません3,4,5,6。機能的な血管ネットワークを含めることは、薬物や細胞の送達、異なる微小環境への細胞のホーミング、腫瘍細胞、間質細胞、免疫細胞の経内皮的移動に影響を与える物理的障壁のモデル化を可能にするため、非常に重要です。この特徴を含むことにより、腫瘍チップは、in vivo腫瘍微小環境で観察される複雑さをよりよく表現することができる。
このアンメットニーズに応えるため、マイクロ流体デバイス内で微小血管ネットワークを形成できる新しい薬物スクリーニングプラットフォームを開発しました8,9,10,11,12,13,14,15,16。血管新生マイクロオルガン(VMO)と呼ばれるこのベース臓器チッププラットフォームは、ほぼすべての臓器システムに適合させて、疾患モデリング、薬物スクリーニング、個別化医療アプリケーションのために元の組織生理学を再現することができます。VMOは、内皮コロニー形成細胞由来内皮細胞(ECFC-EC)、HUVEC、IPSC-EC(以下EC)と、マトリックスをリモデリングする正常ヒト肺線維芽細胞(NHLF)や血管を包み込んで安定化させる周皮細胞など、チャンバー内の複数の間質細胞を共培養することによって成立します。VMOは、腫瘍細胞と関連する間質を共培養して血管新生微小腫瘍(VMT)8,9,10,11,12,13、または腫瘍チップモデルを作成することにより、がんモデルシステムとして確立することもできます。ダイナミックフロー環境における複数の細胞タイプの共培養を通じて、灌流微小血管ネットワークはデバイスの組織チャンバー内にde novoを形成し、そこで血管新生は間質流量によって密接に調節される14,15。培地は、in vivoの毛細血管に見られるものと同様に、1.2 x 10-7 cm / sの透過係数で、微小血管を介してのみ組織チャンバーの周囲の細胞に栄養素を供給する静水圧ヘッドによってデバイスのマイクロ流体チャネルを介して駆動されます8。
自己組織化微小血管のVMTモデルへの組み込みは、次の理由から重要なブレークスルーを表しています:1)in vivoでの血管新生腫瘍塊の構造と機能を模倣します。2)腫瘍と内皮および間質細胞の相互作用を含む転移の重要なステップをモデル化できます。3)栄養素と薬物送達のための生理学的に選択的な障壁を確立し、医薬品スクリーニングを改善します。4)抗血管新生および抗転移能力を有する薬物の直接評価を可能にする。VMO/VMTプラットフォームは、複雑な3D微小環境において栄養素、薬物、免疫細胞のin vivo送達を再現することにより、薬物スクリーニングの実施や、がん、血管、臓器特異的な生物学の研究に使用できる生理学的に関連性の高いモデルです。重要なことに、VMTは、結腸がん、黒色腫、乳がん、膠芽腫、肺がん、腹膜がん、卵巣がん、膵臓がんなど、さまざまな種類の腫瘍の成長をサポートします8,9,10,11,12,13。マイクロ流体プラットフォームは、低コストで、簡単に確立でき、ハイスループット実験用に配列できることに加えて、腫瘍間質相互作用のリアルタイム画像解析や、刺激や治療薬に対する反応に完全に光学的に対応しています。システム内の各細胞タイプは、異なる蛍光マーカーで標識されており、実験全体を通して細胞の挙動を直接可視化および追跡することができ、動的な腫瘍微小環境への窓を作成します。VMTは、標準的な培養モダリティよりもin vivoでの腫瘍増殖、構造、不均一性、遺伝子発現シグネチャー、および薬物応答をより忠実にモデル化することを以前に示しました10。重要なことに、VMTは、がん細胞を含む患者由来細胞の増殖と研究をサポートし、標準的なスフェロイド培養よりも親腫瘍の病理学をよりよくモデル化し、個別化医療の取り組みをさらに前進させます11。この原稿では、VMTを確立するための方法を概説し、ヒトのがんを研究するためのVMTの有用性を紹介します。

<table><tbody><tr><td>Fabrication</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、95%&nbsp;</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>175617-100G</td><td></td></tr><tr><td>グライナー バイオワン&nbsp;&mu;クリアボトム96ウェルポリスチレンマイクロプレート</td><td>Greiner Bio-One</td><td>655096</td><td></td></tr><tr><td>Methanol &ge99.8% ACS</td><td>VWR 化学薬品 BDH</td><td>BDH1135-1LP</td><td></td></tr><tr><td>MILTEX 滅菌使い捨て生検パンチ プランジャー付き、直径 1mm インテグ</td><td>ラ ミルテックス</td><td>33-31AA-P/25</td><td></td></tr><tr><td>PDMS メンブレン</td><td>PAX インダストリー</td>ズ <td>HT-6240</td><td></td></tr><tr><td>プラズマ クリーナー PDC-001</td><td>ハリック プラズマ</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>スムースキャスト 385</td><td>スムースオン</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>SP Bel-Art Lab Companion クリアポリカーボネートキャビネットスタイル真空デシケーター</td><td>Bel-Art</td><td>F42400-4031</td><td></td></tr><tr><td>標準蓋、凝縮リング付き、96ウェルプレート</td><td>VWR</td><td>82050-827</td><td></td></tr><tr><td>SYLGARD 184 シリコーンエラストマーキット (PDMS)</td><td>ダウ</td><td>4019862</td><td></td></tr><tr><td>細胞培養/ローディング</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BioTek Lionheart FX 自動化マイクロスコープ</td><td>アジレント&nbsp;</td><td></td><td></td>CYT5MFAW</tr><tr><td>CELLvo ヒト内皮前駆細胞</td><td>StemBioSys</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>コラーゲン I, ラットテール</td><td>エンツォ ライフサイエンス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>コラゲナーゼ from Clostridium histolyticum (type 4)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C5138</td><td></td></tr><tr><td>Corning Hank's Balanced Salt Solution, 1X with Caium and Magnesium</td><td>コーニング</td><td>21-021-CV</td><td></td></tr><tr><td>コーニング&nbsp;L-グルタミン、4.5g/L グルコース、ピルビン酸ナトリウムを含む DMEM</td><td>Corning</td><td>10013CV</td><td></td></tr><tr><td>DAPI</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9542</td><td></td></tr><tr><td>DPBS なし、カルシウムなし、マグネシウムなし</td><td>Gibco</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>EGM-2 Endothelial Cell Growth Medium-2 BulletKit</td><td>ロンザ</td><td>CC-3162</td><td></td></tr><tr><td>フィブリノーゲン ウシ血漿由来</td><td>Neta Scientific</td><td>SIAL-341573</td><td></td></tr><tr><td>フィブロネクチンヒト血漿</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F0895</td><td></td></tr>フル<tr><td>オレセインイソチオシアネート&ndash;デキストラン (70kDa)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>FD70S-1G</td><td></td></tr><tr><td>豚皮ゼラチン</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G1890</td><td></td></tr><tr><td>ヒツジ精巣由来ヒアルロニダーゼ (4型)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>H6254</td><td></td></tr><tr><td>ラミニンマウスタンパク質</td><td>Gibco</td><td>23017015</td><td></td></tr><tr><td>Leica TCS SP8</td><td>Leica</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>MDA-MB-231</td><td>ATCC</td><td>HTB-26</td><td></td></tr><tr><td>NHLFの&ndash;正常な人間の肺線維芽細胞</td><td>ロンザ</td><td>CC-2512</td><td></td></tr>ニ<tr><td>コンエクリプスTi</td>ニ<td>コン</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>パラホルムアルデヒド4%0.1Mリン酸緩衝生理食塩水、pH 7.4</td><td>電子顕微鏡科学&nbsp;</td><td>15735-90-1L</td><td></td></tr><tr><td>PBMC - 末梢血単核細胞</td><td>ロンザ</td><td>CC-2702</td><td></td></tr><tr><td>PBS、pH 7.4</td><td>Gibco</td><td>10010049</td><td></td></tr><tr><td>プレミアムグレード ウシ胎児血清 (FBS)、熱不活性化</td><td>Avantor Seradigm</td><td>97068-091</td><td></td></tr><tr><td>ProLong Gold 退色防止マウンタント</td><td>Invitrogen</td><td>P10144</td><td></td></tr><tr><td>Quick-RNA Microprep Kit</td><td>Zymoウ</td>シ血漿由来の研究 <td>R1051</td><td></td></tr><tr><td>トロンビン</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4648</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100 (電気泳動)、</td><td>Fisher BioReagents</td><td>BP151-100</td><td></td></tr><tr><td>TrypLE Express Enzyme (1X)、フェノールレッド</td><td>Gibco</td><td>12605028</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA (0.05%)、フェノールレッド</td><td>Gibco</td><td>25300062</td><td></td></tr><tr><td>Vasculife</td><td>Lifeline Cellテクノロジー</td><td>LL-0003</td><td></td></tr></tbody></table>

がん研究のための生理学的ヒト血管新生微小腫瘍モデルの確立

Establishing a Physiologic Human Vascularized Micro-Tumor Model for Cancer Research

固形がんの腫瘍微小環境を in vitro で再現する検証済みのがんモデルの欠如は、前臨床がん研究および治療法開発の大きなボトルネックのままです。この問題を解決するために、私たちは、複雑なヒトの腫瘍微小環境を現実的にモデル化する微小生理学的システムである血管新生微小腫瘍(VMT)、または腫瘍チップを開発しました。VMTは、動的で生理学的フロー条件下で複数のヒト細胞タイプを共培養することにより、マイクロ流体プラットフォーム内で de novo を形成します。この組織工学的微小腫瘍コンストラクトは、生体内で新たに形成された血管と同様に、成長する腫瘍量をサポートする生きた灌流血管ネットワークを組み 込んでいます。重要なことは、薬物や免疫細胞が腫瘍に到達するには内皮層を通過する必要があり、治療の送達と有効性に対する in vivo の生理学的障壁をモデル化することです。VMTプラットフォームは光学的に透過性であるため、組織内の蛍光標識細胞を直接可視化することで、免疫細胞の血管外漏出や転移などの動的プロセスの高解像度イメージングを実現できます。さらに、VMTは、 in vivo 腫瘍の不均一性、遺伝子発現シグネチャー、および薬物応答を保持します。ほぼすべての腫瘍タイプをプラットフォームに適応させることができ、新鮮な手術組織からの初代細胞が増殖し、VMTでの薬物治療に反応し、真に個別化された医療への道を開きます。ここでは、VMTを確立し、腫瘍学研究に活用するための方法について概説します。この革新的なアプローチは、腫瘍と薬物反応の研究に新たな可能性を開き、研究者にがん研究を前進させるための強力なツールを提供します。

ここで概説したプロトコルに従って、VMOおよびVMTは、市販のEC、NHLF、およびVMTの場合はトリプルネガティブ乳がん細胞株MDA-MB-231を使用して確立されました。確立されたVMOは、転移を模倣するために癌細胞を灌流しました。各モデルでは、共培養の5日目までに、血管ネットワークが組織チャンバーを横切る重力駆動の流れに応答して自己組織化し、栄養素、治療薬、および癌細胞または免疫細胞を間質ニッチに送達するなどのin vivo の導管として機能します(図4)。VMOは、 図4A (培養0日目)に示すように、細胞が均一に分布するように、mCherry標識ECを組織チャンバーに導入することによって最初に確立されました。VMO培養の2日目に、ECは伸長して内腔化し始め(図4B)、4日目までにECは外側のマイクロ流体チャネルと吻合し、連続した血管ネットワークを形成します(図4C)。血管系...

このプロトコルは、ハイスループットの基礎およびトランスレーショナルヒトがん研究を実行し、薬物スクリーニング、疾患モデリング、および個別化医療アプローチを進歩させるための生理学的に関連性のある腫瘍オンチップモデルを提示し、ローディング、メンテナンス、および評価手順を説明します。

A lack of validated cancer models that recapitulate the tumor microenvironment of solid cancers in vitro remains a significant bottleneck for preclinical ...

当社の腫瘍オンチッププラットフォームは、ヒト血管新生微小腫瘍の増殖を生理学的にモデル化するために開発され、基礎研究とトランスレーショナル研究の両方の疑問に答えることができます。基本的な腫瘍生物学、薬効、腫瘍反応性、根底にある免疫学的プロセス、潜在的な免疫療法的介入、および個別化治療アプローチに焦点を当てた質問。前臨床の発見を強力ながん治療に効果的に変換するには、病態とモデルシステムを忠実に再現する必要があります。このプロトコルは、in vitroで腫瘍微小環境を模倣するために、血管新生微小腫瘍(VMT)の確立を概説します。VMTは、ヒト腫瘍の重要な側面を忠実に再現し、臨床的に関連する所見をもたらします。私たちのモデルにより、生理学的に関連性のあるトランスレーショナルなヒトがん研究を行うことができます。具体的には、他のモデルとは対照的に、私たちのプロトコルは、動的なフロー条件を組み込んでおり、免疫細胞と免疫療法の統合を可能にし、さらに個別化医療アプローチの組み込みを可能にします。私たちはVMTモデルを採用して、前臨床と臨床の両分野で個別化医療の取り組みを推進しています。このモデルは、細胞間相互作用における微小環境要因の理解を深め、治療抵抗性やがんの進行に影響を与えます。さらに、VMTは、臨床ケアを強化するためにカスタマイズされた患者固有の治療法を発見する上で有望です。

establishing-physiologic-human-vascularized-micro-tumor-model-for

Research

JoVE Journal

Cancer Research

がん研究

私たちは、異種腫瘍微小環境を再現し、マイクロ流体デバイスの作製及び操作のための手順を紹介...

腫瘍微小環境を再作成するためのマイクロ流体デバイス<em&gt;体外で</em

ここで、我々は、ヒト臍帯血由来内皮コロニー形成細胞（ECFCs）と皮下免疫不全マウスへのコラーゲン/フィブロネクチンゲルに埋め込まれている骨髄由来間葉系幹細胞（MSCs）を、、実現する方法論を説明します。このセル/ゲルの組み合わせは、マウスの血管系に接続する人間の血管ネットワークを生成します。...

免疫不全マウスにおける生体工学ヒト微小血管ネットワーク

試験系として、ヒトの3D腫瘍組織を作成するための方法が記載されている。これらの技術は、脱細胞化生体血管柄足場（BioVaSc）、初代ヒト細胞およびフローバイオリアクターにおける動的条件下で、ならびに、静的条件下で培養することができる腫瘍細胞株に基づいている。...

人間の3次元の組織工学<em&gt; in vitroで</em&gt;腫瘍テストシステム

脳はよくインビトロまたは異所性の分析によって示されていない資質を持つユニークなサイトです。再現性のある場所および成長特性を有する同所性マウスモデルを確実に定位固定装置及び低圧シリンジポンプを用いて頭蓋内の注射を使用して作成することができる。...

解剖学的に正確な作成と人間の脳の腫瘍の再現性頭蓋内異種移植片

患者由来の多形性膠芽腫の異種移植片は、3Dヒトバイオゲル培養システムを使用して生きた微小腫瘍に小型化することができます。このin vivo様3D腫瘍アッセイは、薬物反応試験やキノミクス解析を含む分子プロファイリングに適しています。...

Kinomicプロファイリングと薬物反応検査のための3D人間バイオゲル培養システムと患者由来の神経膠芽腫細胞を用いた微小腫瘍の発生

我々は、単離され、十分に特徴付けられた環境で、in vivoで血管新生を分析するためのモデルとして動静脈（AV）ループの生成のための顕微的なアプローチを説明します。このモデルだけでなく、血管新生の研究のために有用であるだけでなく、最適なエンジニアリングを軸方向に血管および移植組織に適しています。...

血管新生および血管組織工学を研究するための小さな動物モデルにおける動静脈（AV）ループ

プロトコルでは、回転楕円体の perfusable...

マイクロ流体デバイスにおける組織モデルと perfusable の血管ネットワーク

静脈奇形のマウス異種移植片モデルを生成するための詳細なプロトコルを提示する。このモデルは、超活性化TIE2および/またはPIK3CA遺伝子変異を含む患者由来内皮細胞の皮下注射に基づいている。異種移植病変はVM患者組織の組織病理学的特徴を密接に再現する。...

静脈奇形に対する患者由来異種移植片モデル

このプロトコルの目的は、多細胞スフェロイドとして乳房上皮細胞を、薬物スクリーニング研究に使用できる3D乳房内皮共培養モデルを迅速に作成するために、多細胞性スフェロイドとして直接バイオプリントすることです。...

内皮ネットワーク上の3D多細胞乳房スフェロイドの直接バイオプリンティング

このプロトコルは、貯蔵材料を使った原発性ヒト乳房組織を用いて乳癌を研究するためのインビトロ微小生理学的システムの構築を記述する。...

微小生理学的システムを用いたヒト乳房組織における乳癌のモデル化

学ぼう、マイクロ流体デバイスを用いた生理学的血管新生微小腫瘍モデルの構築法。動的流動条件下でヒト細胞を培養し、がん生物学、薬剤効果、免疫細胞動態を再現する。個別化医療への応用も可能です。

がん研究のための生理学的ヒト血管新生微小腫瘍モデルの確立

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