December 3rd, 2020
우리는 아세트아미노펜 (APAP)에 장과 간 오르가노이드를 가진 미생물 계통 (MPS)를 드러나. 이 문서에서는 MPS의 오르가노이드 생산 및 APAP 약동 및 독성 특성 평가를 위한 방법을 설명합니다. 또한 결과를 검증하는 데 필요한 조직 기능 분석을 설명합니다.
미생물 학적 시스템은 약동학 및 관심사의 특정 치료에 인체의 독성 반응을 모방 할 수있는 능력을 가지고있다. 미생물 학적 시스템은 생체 외 방법의 예측 능력을 개선하고 약리학 및 독성 연구의 비용과 시간을 줄일 수 있기 때문에 동물 실험을 대체 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 시험 물질 투여 24시간 전에, 윌리엄 ES 배지의 800 마이크로리터 알리쿼트를 두 장기 칩의 크고 작은 구획 사이에 분할하고, 제조된 24웰 플레이트에서 각 장 장벽에서 바소포탈 및 정량 배지를 흡인한다.
멸균 집게를 사용하여 두 개의 오르간 칩 회로당 하나의 인서트를 더 큰 구획에 통합하고 200 마이크로리터의 DMEMS를 apical 측에 추가합니다. 넓은 보어 팁을 사용하여 회로당 20개의 간 등가물을 두 장기 칩의 작은 구획에 통합하고 시스템을 제어 장치에 연결합니다. 그런 다음 제어 장치를 가압 된 공기 공급에 연결하고 압력을 약 플러스 또는 마이너스 300 막대와 0.3 Hertz의 펌핑 주파수로 설정합니다.
다음 날 주식 아세트아미노펜 용액을 12 마이크로몰라 농도로 희석합니다. 시스템의 배지를 교체하기 위해, 두 개의 오르간 칩에 상응하는 장 장벽으로부터 바소포탈 및 정량성 배지를 흡습하고 500 마이크로리터를 오가노이드 바소라탈 측의 대형 구획에 추가하고 300 마이크로리터를 작은 구획에 첨가한다. 거품을 확인한 후, 장 배양의 액면에 12 마이크로몰러 아세트아미노펜 용액의 200 마이크로리터를 첨가하여 경구 투여를 에뮬레이트하고 미생물 시스템을 제어부에 연결한다.
장 어형 및 바소포측양과 표시된 시점의 삼중구의 작은 구획에서 총 부피를 수집합니다. 모든 시료가 수집되면, 표에 표시된 대로 HPLC 분석을 위한 모든 관련 파라미터를 설정하고 진공 하에서 0.4 미크론 멤브레인 필터를 통해 이동국을 필터링한다. 그런 다음 0.22 미크론 모공 크기 PVDF 주사기 필터를 통해 샘플을 필터링하고 HPLC UV 측정을 시작하기 전에 유리병에 샘플을 저장합니다.
오르가노이드 생존가능성을 평가하기 위해, 각 복제판에서 96웰 플레이트의 개별 우물로 모든 20개의 스페로이드를 옮기고 세포 배양 인서트를 24웰 플레이트의 개별 우물로 이송한다. 세척당 신선한 DPBS로 조직 등가물을 세 번 세척하고 각 실험에 밀리리터 MTT 용액 당 1 밀리그램의 300 마이크로리터를 추가합니다. 세포 배양 인큐베이터에서 3시간 동안 배양한 후, MTT 용액을 4도에서 하룻밤 동안 양해비하기 위해 잘 당 200 마이크로리터의 이소프로파놀로 대체하여 장 및 간 등가물에서 MTT 포르마잔을 추출한다.
다음 날 아침, 각 수퍼나티200마이크로리터를 96웰 플레이트에서 적절한 우물로 옮기고 570나노미터의 플레이트 판독기에서 포르마잔을 판독하여 음극에 비해 각 시점의 평균 광학 밀도를 이용하여 MTT를 감소시키는 세포의 상대적 능력을 계산할 수 있다. 시료의 세포화학 및 조직학적 분석을 위해, 먼저 실온에서 25분 동안 0.1 대구PBS에서 4%파라포름알데히드에서 장및 간 등가물을 수정한다. 인큐베이션이 끝나면 PBS에서 시간당 10분 동안 오가노이드를 5회 세척한 후, 장및 간 등가물을 테트라메틸뢰다민 이소티오카네이트 폰로이드인 알렉사 플루오르 647 phalloidin로 실온에서 1시간 동안 염색합니다.
인큐베이션이 끝나면 액체 질소에서 조직을 동결하기 전에 샘플을 몇 분 동안 동결 매체로 옮기습니다. 다음으로, 저온증을 사용하여 10~12개의 미크론 두께의 간 스페로이드 저온 단면을 획득하고 공초점 형광 현미경 검사법에 의한 이미징을 위해 DAPI를 장착하는 배지에 조직 섹션을 장착한다. 미토콘드리아 및 핵 염색의 경우, 5%의 이산화탄소를 가진 가습된 대기에서 섭씨 37도에서 15~45분 동안 미토콘드리아 염색 용액으로 샘플을 완전히 덮습니다.
인큐베이션이 끝나면 실온에서 15분 동안 PBS에서 2~4%의 파라포름알데히드로 염색 용액을 조심스럽게 교체하십시오. 고정 후, 부드럽게 실온에서 10 분 동안 핵산 염색 작업 용액으로 샘플을 표시하기 전에 세척 당 5 분 동안 신선한 PBS로 세포를 두 번 헹구십시오. 인큐베이션의 끝에서, 빛으로부터 보호되는 PBS에서 3, 5분 세척으로 샘플을 세척하고, 핵산 얼룩을 사용하여 적절한 필터 세트로 형광 현미경으로 세포를 발현하는 미토콘드리아 얼룩의 수의 정량화를 용이하게 한다.
인간 장 장벽과 간을 두 개의 장기 칩 미세 유체 장치에 통합하면 관심있는 치료의 약동적 및 독성 특성을 평가 할 수 있습니다. 치료 후, 미디어 샘플은 HPLC에 의해 분석될 수 있다. 오르가노이드는 유전자 발현, 전형 전기 저항 값, 단백질 발현 및 활동뿐만 아니라 형태학적 특성을 위해 분석될 수 있다.
MTT 분석은 아세트아미노펜 치료에 반응하여 매우 초기 독성 이벤트를 감지할 뿐만 아니라 오르가노이드 생존가능성을 평가하기 위해 수행될 수 있다. 미디어 흐름은 아세트아미노펜 흡수에 크게 영향을 미치지 않지만 간 동등한 기능을 크게 향상시키는 반면, 인간 장 아세트아미노펜 흡수및 간 대사가 이 미생물 계통에 에뮬레이트될 수 있음을 나타냅니다. 미생물 계통은 인간 생리학을 더 잘 모방하고 위험과 복잡성에 더 높은 속도와 낮은 비용으로 약물 개발을 촉진하는 데 사용할 수 있기 때문에 약물 개발 및 발견에서 동물 모델을 대체 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다.
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본 연구는 장과 간 오가노이드를 통합한 미세생리학적 시스템(MPS)을 사용하여 아세트아미노펜(APAP)의 약물동태학 및 독성학적 특성을 평가합니다. 본 논문은 오가노이드 생산 방법과 조직 기능을 검증하는 데 필요한 분석을 상세히 설명합니다.
This microphysiological system enables human-relevant pharmacokinetic and toxicological assessment by integrating intestinal and liver organoids, addressing a key gap in preclinical drug evaluation. By emulating oral and intravenous dosing routes and measuring APAP absorption and metabolism, the system supports mechanistic de-risking and improves predictive confidence in early discovery. The platform offers translational continuity from in vitro screening to preclinical modeling, reducing reliance on animal data and enhancing portfolio triage decisions.
The system fits within the discovery continuum, supporting early ADME-tox profiling after target identification and before lead optimization, with outputs informing medicinal chemistry and DMPK teams.