Organoidy to samoorganizujące się, trójwymiarowe (3D) klastry in vitro, które zawierają samoodnawiające się komórki macierzyste i komórki zróżnicowane wieloliniowo1,2. Organoidy wielu narządów zostały utworzone z pluripotencjalnych lub dorosłych komórek macierzystych przez dobrze zdefiniowane czynniki niszowe, w tym jelita, mózg, okrężnicę, nerki, wątrobę, trzustkę, tarczycę, żołądek, skórę i płuca3,4,5,6,7. Organoidy podsumowują funkcje fizyczne komórek, naśladując ich rozwój (wywodzący się z embrionalnych lub indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (PSC) lub homeostazy/regeneracji (pochodzących z dorosłych komórek macierzystych, ASC), co otwiera nowe możliwości w badaniach i terapii chorób8,9.
Jako największy organ u ssaków, wątroba jest głównie odpowiedzialna za magazynowanie, metabolizm i detoksykację. Dwa rodzaje komórek nabłonkowych, hepatocyty i cholangiocyty, budują podstawową jednostkę zrazika wątroby. Hepatocyty są odpowiedzialne za 70-80% funkcji wątroby10. Chociaż wątroba ma niezwykłą zdolność regeneracji, szybka utrata cech hepatocytów następuje podczas tradycyjnej hodowli jednowarstwowej przez rozregulowaną polaryzację komórek i dedyferencjację, co zwiększa potrzebę badaczy i klinicystów do budowania modeli wątroby "wypełniających luki" w naczyniu. Jednak do niedawna modele ekspansji ex vivo z pierwotnych hepatocytów nie były dobrze ugruntowane11,12,13,14,15. Organoidy wątroby można ustalić z embrionalnych/indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych, konwersji fibroblastów w komórki podobne do hepatocytów i komórek pochodzących z tkanki. Rozwój organoidów wątrobowych przyspiesza stosowanie modelu in vitro do badań przesiewowych leków i testów toksyczności wątroby16,17.
Tutaj opisujemy szczegółowy protokół tworzenia organoidów wątrobowych z mysich pierwotnych hepatocytów. Korzystając z tego protokołu, stworzyliśmy system hodowli in vitro organoidów hepatocytów z dwiema perfuzjami kolagenazy. Te organoidy mogą być pasażowane w celu długotrwałej ekspansji przez wiele miesięcy. Ich funkcja fizjologiczna jest wysoce zgodna z hepatocytami. Ponadto podajemy również szczegółowy opis, jak wykonywać manipulacje genetyczne, takie jak infekcja lentiwirusem, transdukcja siRNA i inżynieria CRISPR-Cas9 przy użyciu organoidów. Rozmnażanie organoidów hepatocytów rzuciło światło na możliwość wykorzystania organoidów do zrozumienia biologii wątroby i opracowania spersonalizowanych i translacyjnych podejść medycznych.