2017년 12월 18일
이 프로토콜 상피 장벽 침투성 형광 현미경 검사 법을 사용 하 여 인간의 창 자 organoids에서 실시간 다음 약리학 적인 치료에서의 측정을 설명 하 고 라이브 셀 현미경 검사 법.
이 절차의 전반적인 목표는 시간이 지남에 따라 인간 장 오가노이드의 상피 장벽 투과성을 측정하는 것입니다. 이 방법은 특정 독소, 박테리아 제품 또는 약물 치료가 상피 장벽 투과성을 어떻게 변화시킬 수 있는지와 같은 위장병학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 인간의 장 상피 조직을 사용하여 실시간으로 시각화하고 상피 장벽 투과성을 정량적으로 측정할 수 있다는 것입니다.
인간 장 오가노이드를 마이크로 주입하기 전에 마이크로 인젝터를 설정하고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 미세 모세혈관을 준비, 설치 및 테스트해야 합니다. 마이크로 모세관을 주입 재료로 채우려면 유리 마이크로 모세관의 끝을 FITC-dextran 주입 현탁액에 담그고 마이크로 모세관의 끝이 튜브의 측면이나 바닥에 부딪히지 않도록 주의하십시오. 미네랄 오일 주사기를 뒤로 당겨 약 10마이크로리터의 FITC-dextran 현탁액을 미세 모세관으로 끌어들입니다.
미세 주입 현탁액이 유리 미세 모세관 길이의 90%를 채우면 미세 모세관 채우기를 중지하십시오. 마이크로 주입 용액에서 마이크로 캐필러리를 빼내기 전에 주사기를 약간 눌러 마이크로 모세관의 끝에 공기 주머니가 포함되지 않도록 합니다. 세포 배양 인큐베이터에서 인간 장 오가노이드 배양 플레이트를 제거하고 마이크로인젝터를 사용하여 바이오 안전 캐비닛으로 옮깁니다.
배양 플레이트에서 뚜껑을 제거하고 첫 번째 웰을 현미경 스테이지의 중앙에 배치하여 가장 낮은 배율 설정에서 스코프의 접안렌즈를 통해 명확하게 볼 수 있도록 합니다. 미세 모세관이 현미경 스테이지에 대해 45도 이상의 각도로 배양 웰을 향하도록 미세 매니퓰레이터 암을 돌립니다. 미세모세관의 끝을 매체 표면에서 약 1cm 위에 있는 첫 번째 배양 웰 위에 배치합니다.
유리 필라멘트의 끝과 인간의 장 오가노이드가 접안렌즈를 통해 모두 보이는지 확인합니다. 성공적인 미세주입의 핵심은 미세주입을 시도하기 전에 미세모세관을 오가노이드와 조심스럽게 정렬하는 것입니다. 그리고 저는 항상 새로운 사용자가 중요한 실험을 시도하기 전에 여분의 조직으로 연습할 것을 권장합니다.
z축 조절 손잡이를 시계 방향으로 돌려 미세모관을 천천히 전진시킵니다. 미세모세관 끝으로 인간의 장 오가노이드를 뚫습니다. 인간 장 오가노이드의 외부 표면은 미세모세관이 압력을 가하기 시작하면서 약간 눌려지고 팁이 내강을 관통하면 다시 모양으로 튀어나옵니다.
루멘 내에서 미세모관의 끝을 보는 데 어려움이 있는 경우 해부 현미경의 조명 또는 배율 설정을 조정하십시오. 미세모세혈관이 미세모세관의 끝부분과 함께 인간 장 오가노이드의 중앙 근처에 올바르게 배치되면 미세조종기 제어장치에서 손을 뗍니다. 미네랄 오일이 채워진 주사기를 약간 눌러 미세 주입 용액을 미세 모세관에서 인간의 장 오가노이드 내강으로 밀어 넣습니다.
인간의 장 오가노이드는 주사의 양을 수용하기 위해 약간 확장될 수 있습니다. 기동 중 인간 장 오가노이드의 우발적인 손상을 방지하기 위해 미세모세관을 배지 위에 배치한 상태에서 다음 인간 장 오가노이드 타겟으로 이동합니다. 치료 사이 또는 파손된 경우 미세 모세혈관을 교체하십시오.
micromanipulator arm의 끝에 있는 cl을 풀고 마이크로 피펫 홀더에서 microcapillary를 제거합니다. 정점 상피에 전달되는 화합물을 테스트하려면 밀리리터 FITC-덱스트란당 2밀리그램을 함유하는 멸균 PBS에 화합물을 다시 현탁해야 합니다. 이 대표적인 실험에서는 Clostridium difficile toxin TcdA를 다시 현탁시키고 미세주입 전에 FITC-dextran을 함유한 PBS에 마이크로리터당 12.8나노그램을 첨가합니다.
이전 섹션에서 설명한 것처럼 화합물을 인간 장 오가노이드 내강에 미세주입합니다. FITC-dextran의 미세주입 후 기저 측면 구획으로 전달되는 화합물을 테스트하려면 외부 배양 배지를 양성 대조군으로 2밀리몰 EGTA를 포함하거나, 음성 대조군으로 PBS 비히클 단독 또는 기타 실험 화합물을 포함하는 새로운 배지로 교체합니다. 미세주입 직후 실시간 이미징을 시작합니다.
이 대표적인 명시야 이미지는 FITC-dextran의 미세주입 후 조직 유래 인간 장 오가노이드를 보여줍니다. 형광 신호는 특정 필터 세트를 사용하지 않아도 분명합니다. 줄기세포 유래 인간 장 오가노이드에 PBS에 현탁된 4킬로달톤 FITC 복합 덱스트란 또는 클로스트리듐 디피실 독소 TcdA를 함유한 PBS를 미세주입했습니다.
양성 대조군으로, EGTA는 PBS 및 FITC-dextran을 주입한 인간 장 오가노이드의 하위 집합에서 인간 장 오가노이드 배양 배지에 추가되었습니다. 인간 장내 오가노이드는 20시간 동안 이미지화되었습니다. 이러한 이미지에서 볼 수 있듯이, PBS를 주입한 인간 장내 오가노이드는 T zero에 존재하는 거의 모든 형광 신호를 유지했습니다.
그러나 TcdA를 주사하거나 EGTA로 처리한 인간 장내 오가노이드는 미세주입 후 8시간까지 형광 강도가 크게 감소한 것으로 나타났습니다. 이미징 데이터는 각 실험 조건에서 시간 경과에 따른 형광 강도의 상대적 변화를 나타내는 고해상도 데이터 세트를 생성하기 위해 모든 시점에서 모든 인간 장 오가노이드에 대해 정량화되었습니다. 이 기술을 마스터하면 실험 조건의 수에 따라 약 30분에서 1시간 내에 완료할 수 있습니다.
이 절차를 시도하는 동안, 미세주사 전에 인내심을 갖고 인간의 장 오가노이드를 미세모세관과 정렬할 때 시간을 할애하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 PCR, 웨스턴 블롯 및 RNA 탐색과 같은 다른 방법을 수행하여 주입된 물질에 대한 인간 장 오가노이드의 반응에 관한 추가 질문에 답할 수 있습니다. 이 기술의 개발을 통해 박테리아 독소, 약리제, 사이토카인, 심지어 살아있는 미생물이 인간 장 오가노이드의 상피 장벽 기능에 미치는 영향을 조사할 수 있었습니다.
이 동영상을 시청한 후에는 형광 표지된 덱스트란 및 기타 실험 물질을 인간 장 오가노이드의 내강에 미세 주입하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 박테리아 독소나 살아있는 유기체로 작업할 때는 매우 위험할 수 있으므로 이 절차를 수행하는 동안 항상 적절한 PPE 사용과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오. 마지막으로, 미세 모세혈관은 매우 날카롭기 때문에 찔린 상처를 피하도록 특히 주의하십시오.
이 프로토콜은 인간 장 오르가노이드의 상피 장벽 투과성을 실시간으로 측정하는 방법을 설명합니다. 형광 및 생체 세포 현미경을 활용하여, 이 기술은 연구자들이 약물 치료 후 투과성의 변화를 시각화하고 정량화할 수 있게 합니다.
Real-time measurement of epithelial barrier permeability in human intestinal organoids enables high-resolution, quantitative assessment of barrier function in a human-relevant 3D system. This capability is critical for de-risking early discovery hypotheses around gut barrier modulation and for evaluating the impact of pharmacologic agents, toxins, or microbial products on epithelial integrity. The approach supports predictive confidence at the intersection of target validation and preclinical model selection for gastrointestinal drug discovery portfolios.
This method integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling functional assessment of barrier integrity in human organoids, supporting both target validation and lead evaluation workflows.