유방 형태 형성을 재현하는 3차원 인간 유방 오가노이드를 생성하는 정의된 하이드로겔 기반 방법

Nicole Traugh; Meloryn Seraj; Gat Rauner; Charlotte Kuperwasser

doi:10.3791/71831

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방법 논문

유방 형태 형성을 재현하는 3차원 인간 유방 오가노이드를 생성하는 정의된 하이드로겔 기반 방법

218 조회수

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DOI:

10.3791/71831

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2026년 6월 26일

Nicole Traugh^*¹ , Meloryn Seraj^*¹ , Gat Rauner¹ , Charlotte Kuperwasser¹^,²

¹Department of Developmental, Molecular & Chemical Biology, Tufts University School of Medicine, ²Laboratory for the Convergence of Biomedical, Physical, and Engineering Sciences, Tufts University School of Medicine

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

이 프로토콜은 통제된 3차원 배양 시스템에서 유선의 형태형성의 주요 특징을 재현하는 인간 유방 오가노이드를 생성하는 정의된 하이드로겔 기반 방법을 설명합니다.

초록

조직 구조와 세포 상태 역학을 재현하는 생리학적으로 중요한 인간 모델 시스템 개발은 유방 발달과 암 발생 초기 사건 연구에서 여전히 주요 과제로 남아 있습니다. 기존의 2차원 배양과 많은 3차원 시스템은 인간 유선을 정의하는 구조적 조직과 미세환경 단서를 포착하지 못합니다. 여기서는 I형 콜라겐, 라미닌, 피브로넥틴, 히알루론산으로 구성된 정의된 하이드로겔 기질 내에 내장된 1차 상피세포로부터 3차원 인간 유방 오가노이드를 생성하는 재현 가능한 방법을 설명합니다. 이 시스템은 21일 배양 기간 동안 단일 세포가 전구세포 확장, 상피 패턴, 말단 관소 소측 유체 구조 형성, 그리고 간엽 유사 구획의 출현 등 유선 형태형성의 주요 단계를 거치도록 지원합니다. 우리는 하이드로겔 준비, 세포 시딩 및 배양 조건에 대한 단계별 프로토콜을 제공합니다. 이 방법은 고함량 영상 및 오가노이드 수, 크기 분포, 구조적 복잡성에 대한 정량적 분석과 호환됩니다. 이 플랫폼은 상피 가소성과 환경 교란에 대한 기전적 연구를 가능하게 하여, 유방암 위험과 관련된 초기 조직 수준 변화를 조사할 수 있는 확장 가능하고 생물학적으로 적합한 시스템을 제공합니다.

서론

인간 유선의 발달과 악성 변형에 취약한 초기 사건들을 이해하려면 조직 구조, 세포 계층, 미세환경 신호를 충실히 재현하는 실험 시스템이 필요합니다. 2차원 상피 배양은 중요한 메커니즘적 통찰을 제공했지만, 상피 조직과 형태^{발생을 모델}링하는 데 필요한 구조적 맥락이 부족하다. 기저막 추출물을 기반으로 한 기존 3차원 배양 시스템은 이 분야를 발전시켰으나, 변동성 조성, 세포외 기질 구성 요소의 불완전한 제어, 고차 조직 구조의 일관성 없는 지원으로 인해 여전히 제한을 받고 있습니다^. 또한, 기저막 추출물을 기반으로 한 많은 오가노이드 시스템은 조직 유사 조직¹의 출현을 일관되게 지지하지 못하는 제약을 받고 있습니다. 특히 많은 시스템이 지지 미세 환경의 내인성 발달을 가능하게 하기보다는 외생성 기질 구성 요소에 의존하여, 조직 발달과 질병에 핵심적인 상피-중간엽 상호작용을 모델링하는 능력을 제한합니다. 이러한 한계는 발생 과정, 상피 가소성, 환경 또는 분자 교란이 조직 조직에 미치는 영향에 대한 재현 가능한 연구를 제한합니다.

이러한 한계를 해결하기 위해,....