탈세포화된 폐 세포외 기질 하이드로겔의 개발 및 특성 분석
2023년 12월 8일
이 프로토콜은 토착 소 폐 조직에 적용되는 두 가지 뚜렷한 탈세포화 방법론을 설명하여 각각의 특성화에 대한 포괄적인 설명을 제공합니다.
1 우리의 목표는 기관형 폐 조직 모델을 개발하는 것입니다. 2 따라서, 우리는 소의 폐 조직 4의 탈세포화(decellularization)3와 폐 세포외 기질 하이드로겔(reconstitution of lung extracellular matrix hydrogels)의 재구성을 최적화했습니다. 5 이 연구에서는6 우리는 다양한 탈세포화 방법8이 재구성된 폐 하이드로겔의 생화학적 및 기계적 특성9에 미치는 영향7을 이해하고자 한다.
10 탈세포화 프로토콜(11)의 주요 과제 중 하나는재구성 하이드로겔에서 기계적 안정성(12)을 달성하는 것이며, 이를 위해서는 탈세포화(decellularization)15가 기계적 특성에 미치는 영향에 대한 이해(14)가 필요하다. 16 강성 및 점탄성과 같은 이러한 특성(17)은 세포 행동에 결정적인 영향을 미칩니다. 18 우리는 방법론을 확립했습니다.19 소의 폐를 효과적으로 탈세포화하고, 20 재현 가능한 폐 하이드로겔(21)을 생성하며, 이는 인간 폐의 세포외 기질(extracellular matrix)과 주목할 만한 유사성(22)을 보여준다.
23 그러므로, 폐의 맥락에서 질병 모델링26을 목적으로 천연 폐 dECM 하이드로겔(25)을 활용하는 데에는 상당한 가능성24이 있다. 27 우리는세포 기질 상호 작용에 특히 초점을 맞추어 항상성 및 질병 상태29를 모델링하기 위해 조직(28)을 엔지니어링했습니다. 30 그러므로, 우리는 세포의 행동에 대한 독특한 함량과 기계적 측면33 측면에서 32 유기형 세포외 기질(organotypic extracellular matrixs)의 역할(31)을 이해하는 데 관심이 있다.
34 우리의 현재 연구는 생체 모방, 35개의 환자 맞춤형 암 오가노이드 모델을 구축하는 데 중점을 두고 있습니다.
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개요
본 연구는 장기 모방 폐 조직 모델 개발을 목적으로 소 폐 조직의 탈세포화 방법 최적화에 초점을 맞춥니다. 본 연구에서는 서로 다른 탈세포화 기술이 재구성된 폐 하이드로겔의 생화학적 및 기계적 특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 생물학
- 조직 공학
배경
- 탈세포화는 조직 모델 제작에 매우 중요합니다.
- 재구성된 하이드로젤에서는 기계적 안정성이 해결해야 할 과제입니다.
- 세포 행동을 이해하기 위해서는 기계적 특성을 파악하는 것이 필수적입니다.
- 재구성된 하이드로젤은 인간 폐의 세포외 기질을 모방해야 합니다.
연구 목적
- 신뢰할 수 있는 장기 유사 폐 조직 모델을 개발합니다.
- 탈세포화 방법이 폐 하이드로젤에 미치는 영향을 평가합니다.
- 재구성된 하이드로젤의 기계적 특성을 향상시킵니다.
사용된 방법
- 소 폐 조직의 탈세포화.
- 하이드로겔의 생화학적 특성 분석.
- 강성 및 점탄성과 같은 기계적 특성 평가.
- 폐 세포외 기질 하이드로겔의 재구성.
주요 결과
- 재현 가능한 폐 하이드로젤을 생성하는 성공적인 탈세포화.
- 하이드로젤의 기계적 안정성 및 관련 특성 입증.
- 인체 폐 세포외 기질과의 주목할 만한 유사성.
- 탈세포화와 기계적 성질 간의 관계에 대한 통찰.
결론
- 탈세포화 방법은 하이드로겔의 특성에 상당한 영향을 미칩니다.
- 최적화된 프로토콜을 통해 기계적 안정성을 확보할 수 있습니다.
- 본 연구는 폐 조직 모델의 개발에 기여합니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
탈세포화된 폐 세포외 기질(ECM) 하이드로겔은 초기 발견 및 전임상 연구에서 폐 생물학과 질병을 모델링하기 위한 재현 가능한 기관 유형의 플랫폼을 제공합니다. 생화학적 및 기계적 특성을 제어하고 특성화할 수 있는 능력은 세포-기질 상호작용 연구에서 예측 신뢰도를 높이며, 인비트로(in vitro) 모델에서 인비보(in vivo) 관련성으로의 중개 연속성을 지원합니다. 이러한 접근 방식은 상용 ECM 제품에 대한 생리학적으로 관련 있는 대안을 제공함으로써 포트폴리오 선별의 결정적인 전환점을 해결합니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 천연 폐 미세환경과 유사한 환경에서 세포-기질 상호작용의 분석이 가능합니다.
- ECM 조성 및 역학이 세포 행동에 미치는 영향을 규명함으로써 생물학적 리스크 감소를 지원합니다.
- 질병 관련 시스템에서 기능적 표적 검증을 용이하게 합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 후속 세포 기반 분석을 위해 표준화되고 재현 가능한 하이드로겔을 제공합니다.
- 분석 조건을 벤치마킹하기 위한 정량적인 기계적 판독값(강성, 점탄성)을 제공합니다.
- 고내용 스크리닝 플랫폼을 위한 ECM 기질의 확장 가능한 준비를 가능하게 합니다.
중개 및 전임상 연구
- 인체 폐 ECM 특성에 맞춘 in vitro 모델을 구축하여 질병 모델링의 정확도를 높입니다.
- 중개 생체지표 발굴을 위한 환자 맞춤형 오가노이드 모델 개발을 지원합니다.
- 천연 ECM 신호를 유지함으로써 전임상 검증 과정의 기전적 모호성을 줄여줍니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
본 탈세포화 및 하이드로겔 특성 분석 워크플로우는 검증된 장기형 ECM 플랫폼을 제공함으로써 초기 발견, 분석법 개발 및 중개 연구를 연결합니다.
- 발견 생물학: ECM 유도 세포 행동 및 경로 조절에 대한 가설 검증을 지원합니다.
- 스크리닝: 분석 표준화를 위한 재현 가능하고 정량적인 기계적 벤치마크를 제공합니다.
- 분석: 비교 분석을 위해 저장 탄성률, 손실 탄성률, 겔화 역학 및 응력 완화 측정을 가능하게 합니다.
- 중개 연구: 인간 폐 ECM을 모방함으로써 인비트로(in vitro) 모델에서 전임상 모델로의 연속성을 촉진합니다.
- 기업적 재사용: 다양한 질환 모델 및 스크리닝 캠페인에 적용 가능한 재사용 가능한 ECM 하이드로젤 플랫폼을 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 세포-기질 연구에서 예측 신뢰도를 높이고 기전적 모호성을 줄입니다.
- 운영적 가치: R&D 워크플로우를 위해 표준화되고 확장 가능하며 재현 가능한 ECM 기질을 제공합니다.
- 전략적 가치: 생리학적으로 유의미한 모델 시스템을 가능하게 하여 go/no-go 의사결정과 자본 효율성을 개선합니다.
- 포트폴리오 영향: 질환 모델 및 치료 가설의 위험 조정 우선순위 지정과 진전을 지원합니다.
구현 시 고려 사항
- 조직 탈세포화 및 ECM 하이드로겔 제작에 관한 전문 지식이 필요합니다.
- 기계적 및 생화학적 특성 분석을 위해 레오미터 및 조직학적 분석 인프라를 이용할 수 있어야 합니다.
- 탈세포화 프로토콜과 하이드로겔 준비 과정에 대해 팀 간 표준화가 필요합니다.
- 다른 조직 기원이나 질병 상황에 따라 최적화가 필요할 수 있습니다.
- 기계적 특성과 ECM 조성은 탈세포화 방법의 선택에 민감하게 반응합니다.
바이오파마 자주 묻는 질문(FAQs)
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
