May 26th, 2026
Dit protocol schetst een gestroomlijnde methode voor het genereren van hepatocellulaire carcinoomorganoïden, het toepassen van medicamenteuze behandeling en het uitvoeren van single-cell RNA-sequencing voor en na de behandeling om therapiegerelateerde transcriptieveranderingen te karakteriseren.
We richten ons op hoe HCC-organoïden reageren op medicamenteuze behandeling en hoe hun translationele studies op het werk veranderen. Dit protocol is nuttig voor HCC-organoïden en kan ook worden aangepast aan andere tumororganoïdesystemen. Om te beginnen vestig je hepatocellulair carcinoom of organoïden afkomstig van HCC-patiënten en bereid je deze voor op therapeutische verstoring.
Bereid de lenvatinibbouillonoplossing voor in dimethylsulfoxide, of DMSO, volgens de instructies van de fabrikant. Verdun de bouillonoplossing direct voor gebruik in een voorwarme cultuurmedium tot de vooraf gedefinieerde werksconcentratie. Bereid voldoende oplossing voor om gelijke eindvolumes in alle putten te bereiken, zodat dezelfde DMSO-concentratie in elke put wordt gegarandeerd.
Voeg vervolgens lenvatinib-houdend medium toe op 20 micromolair langs de wand van elke put om verstoring van de matrixkoepels te voorkomen. Voeg een voertuigbesturing toe met dezelfde uiteindelijke DMSO-concentratie. Incubeer de organoïden onder standaard kweekomstandigheden gedurende de vooraf bepaalde behandelperiode.
Voor behandelingen die langer zijn dan 72 uur, vervang het medium met geneesmiddel elke 48 tot 72 uur, zodat een consistent vervangingsschema in alle putten wordt gegarandeerd. Registreer baseline brightfield-beelden vóór de behandeling. Maakt beelden op vaste intervallen tijdens de behandeling met identieke microscoopinstellingen, vergroting en veldposities.
Voor morfologie-gebaseerde evaluatie van de behandelingsrespons gebruik je identieke belichtingsinstellingen, vergrotings- en analysedrempels voor alle beelden. Meet de groeicurve van het organoïdegebied door het totale organoïde-oppervlak, per put of veld, op elk tijdstip te berekenen en de waarden te normaliseren naar de basislijn. Om de gemiddelde organoïdediameter te meten, bepaal je de diameter van individuele intacte organoïden en bereken je de gemiddelde waarde per put.
Bepaal vervolgens het aantal overgebleven organoïden door morfologisch identificeerbare intacte organoïden te tellen, terwijl eventuele resten of ingestorte fragmenten worden uitgesloten. Voer een driedimensionale luminescentie-levensvatbaarheidsassay uit aan het behandeleindpunt als aanvullende bulk-levensvatbaarheidsbeoordeling nodig is volgens de instructies van de fabrikant. Vervolgens plot je de groeicurves van het organoïde gebied over de tijd.
Vergelijk de gemiddelde organoïdediameter tussen de door het voertuig behandelde en lenvatinib-behandelde groepen. Vergelijk ook overgebleven organoïdentellingen tussen behandelgroepen. Zorg ervoor dat consistente beeldschema's, inclusiecriteria en analyseparameters worden gebruikt om reproduceerbaarheid te waarborgen.
Selecteer organoïde putten met intacte 3D-morfologie, voldoende materiaal voor singlecel-vangst en geen zichtbare besmetting. Leg helderveldbeelden van elk geselecteerd vast ruim voor dissociatie met identieke microscoopinstellingen, vergrotings- en veldselectiecriteria. Verzamel organoïden op overeenkomende tijdstippen tussen controle- en behandelde groepen, terwijl identieke platingdichtheid, behandelschema en mediumvervangingscondities voor alle monsters behouden blijven.
Aspireer het kweekmedium volledig uit elke put. Was elke bron twee keer met ijskoude PBS om restmateriaal en vuil te verwijderen. Voeg één milliliter ijskoude celhersteloplossing toe aan elke put en broede 20 tot 30 minuten op ijs.
Pipette voorzichtig elke vijf tot zeven minuten tijdens de incubatie om de oplossing van de matrix te vergemakkelijken. Breng het opgeloste materiaal over in voorgekoelde buizen met een brede boring of gesneden pipettip om de schuifspanning te minimaliseren. Ga pas over tot enzymatische dissociatie nadat de matrix grotendeels is opgelost en er minimaal zichtbaar gelresidu overblijft.
Centrifugeer de teruggewonnen organoïde suspensie bij 300 G gedurende vijf minuten bij vier graden Celsius. Verwijder het supernatant voorzichtig zonder het pelletje te verstoren. Sussen de pellet opnieuw in één milliliter recombinant celdissociatie-enzym en incubeer bij 37 graden Celsius gedurende vijf tot tien minuten.
Pipetteer voorzichtig acht tot tien keer elke twee tot drie minuten, met een brede pijp van P1000, om dissociatie te bevorderen. Stop de vertering wanneer de meeste organoïde fragmenten zijn verspreid in enkele cellen, en alleen kleine restclusters overblijven. Voeg vervolgens vier milliliter ijskoude PBS toe met 2% foetaal rundserum om de spijsvertering te stoppen.
Filter vervolgens de suspensie door een 40-micrometer celfilter. Was één keer met PBS om restenzymen, aggregaten en vuil te verwijderen. Tel de cellen met trypan blue exclusion.
Na het waarborgen van de cellevensvatbaarheid van 85% of meer, pas je de uiteindelijke celconcentratie aan op 700 op 1.200 cellen per microliter. Sluit monsters met overmatig afval, overvloedige dode cellen, grote zichtbare aggregaten of onvolledige dissociatie uit. Herhaal de filtratie vóór het laden als er aggregaten aanwezig zijn.
Procescontrole en behandelde monsters onder identieke omstandigheden, waaronder het dissociatie-enzym, de verteringstijd, de pipetfrequentie, de filtratiemethode, de celconcentratie en de laadstrategie. Tot slot, na enkelcel-bibliotheekversterking, wordt single-celsequencing uitgevoerd. Organoïde overleefde en breidde zich uit onder standaard driedimensionale kweekomstandigheden van dag één tot dag zes na herstel.
Op dag één verschenen organoïden als kleine, compacte structuren, terwijl ze op dag zes een grotere omvang en een goed gedefinieerde morfologie vertoonden. Met lenvatinib behandelde organoïden waren kleiner en vertoonden een veranderde morfologie vergeleken met DMSO-behandelde controles. Kwantitatieve analyse toonde een vermindering van de gemiddelde organoïde diameter na lenvatinibbehandeling vergeleken met DMSO-controles.
Dit protocol stelt ons in staat veranderingen in celtoestand, cellulaire samenstelling en genexpressie na behandeling te bestuderen. De grootste uitdaging is het behouden van cellevensvatbaarheid, zodat eenvoudige verwerking consistent blijft tussen alle groepen. Cellulaire downstream-analyse kan worden uitgevoerd volgens deze procedure, waaronder clustering, analyse van differentiële genexperimenten, analyse van padverrijking en treasury-inferentie.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
This article presents a standardized workflow for generating hepatocellular carcinoma (HCC) organoids, applying drug treatment, and performing single-cell RNA sequencing to analyze transcriptional changes before and after treatment. The protocol is robust, scalable, and adaptable to other tumor organoid systems, enabling detailed characterization of cellular composition and gene expression changes associated with drug exposure.