Генерация и манипуляции с органоидами кишечника крыс
23 июня 2023 г.
Здесь мы представляем протокол для создания органоидов кишечника крыс и использования их в нескольких последующих приложениях. Крысы часто являются предпочтительной доклинической моделью, а надежная система кишечных органоидов удовлетворяет потребность в системе in vitro для сопровождения исследований in vivo .
В этом исследовании мы создали модель органоида кишечника крысы, которая устойчива к долговременной клеточной культуре. Мы также демонстрируем первые успешные генетические манипуляции с использованием лентивирусной инфекции и транзиторной трансфекции. Эта модель является отличным инструментом для манипулирования биологией кишечника у крыс, где генетические инструменты, доступные in vivo, ограничены.
Органоиды кишечника крыс ранее было трудно культивировать в течение длительного времени. Создавая надежную, генетически манипулируемую органоидную модель крысы, мы предоставляем исследователям дополнительную гибкость и возможность выбора органоидной модели, наиболее подходящей для их конкретных обстоятельств. Органоиды кишечника мышей используются для изучения поведения, судьбы и физиологии стволовых клеток, но они могут быть неоптимальной моделью.
Так как между биологией мыши и человека есть ключевые различия. С другой стороны, органоиды кишечника человека может быть трудно получить, и они имеют сложные требования к культуре клеток. Модель органоида крысы, которую мы здесь описываем, сохраняет ключевое физиологическое значение для биологии человека, но при этом к ней значительно легче получить доступ и уход, чем кишечные органоиды человека.
Разработка и оптимизация модели органоида кишечника крысы позволяет проводить генетические манипуляции, фармакологическое лечение, а также проводить более высокопроизводительные исследования биологии кишечника и доступной модели, имеющей ключевое физиологическое значение для человека. Кроме того, эти органоиды крыс позволят изучать видоспецифическую физиологию, судьбу клеток, фенотипические вариации и модели заболеваний в кишечнике.
Обзор
Это исследование исследует создание надежной модели интестинальных органоидов крыс, пригодной для долгосрочного клеточного культивирования. Модель облегчает генетические манипуляции и служит доступной in vitro системой для дальнейшего изучения интестинальной биологии, имеющей отношение к физиологии человека.
Ключевые компоненты исследования
Область исследования
- Интестинальная биология
- Техники генетических манипуляций
- Предклинические модели
Фон
- Крысы являются предпочтительной предклинической моделью.
- Предыдущие трудности в долгосрочном культивировании интестинальных органоидов крыс.
- Существуют ключевые различия между биологией мышей и человека, которые могут влиять на результаты исследования.
Использованные методы
- Лентовирусная инфекция и транзиентная трансфекция для генетических модификаций.
- Интестинальные органоиды крыс в качестве биологической системы.
- Методологии клеточной культуры и диссекции для создания органоидов.
Основные результаты
- Успешное создание и поддержание интестинальных органоидов крыс.
- Демонстрируется генетическая манипулируемость органоидов.
- Предоставлена жизнеспособная альтернатива моделям органоидов мышей и человека для биологических исследований.
Выводы
- Исследование предлагает новую модель интестинальных органоидов крыс, поддерживающую генетические манипуляции.
- Эта модель может значительно улучшить исследования в области интестинальной биологии с ориентацией на человека.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Robust rat intestinal organoids enable biopharma teams to interrogate intestinal biology in a model with greater physiological relevance to humans than mouse systems, while remaining more accessible than human-derived organoids. This platform supports genetic manipulation and high-throughput studies, addressing a critical gap for disease modeling and target validation in gastrointestinal research. The model enhances predictive confidence and translational continuity at early discovery and preclinical inflection points.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional interrogation of intestinal pathways and cell fate decisions in a physiologically relevant system.
- Supports genetic manipulation for mechanistic de-risking and target validation where in vivo rat tools are limited.
- Facilitates comparative studies of species-specific intestinal biology to inform target selection and triage.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible platform for pharmacological testing and compound screening.
- Supports development of functional swelling assays and quantitative readouts for downstream workflows.
- Enables preparation of 2D monolayers and 3D organoids for diverse assay formats.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical models with human intestinal physiology for improved translational relevance.
- Allows investigation of disease-specific phenotypes and biomarker responses in a scalable in vitro system.
- Bridges discovery and preclinical validation by enabling genetic and pharmacological manipulation in rat-derived tissue.
Pipeline & Workflow Integration
This rat organoid platform fits from early discovery through preclinical research, supporting hypothesis testing, target validation, and translational studies.
- Discovery Biology: Facilitates pathway clarification and biological de-risking through genetic and functional assays.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible organoid cultures for compound evaluation and phenotypic screening.
- Analytics: Provides quantitative outputs from functional assays and imaging for robust data comparison.
- Translational Research: Supports disease modeling and biomarker alignment in a physiologically relevant rat system.
- Enterprise Reuse: Offers a flexible, scalable model adaptable to multiple research programs and disease contexts.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in intestinal target validation.
- Operational Value: Standardizes workflows and improves reproducibility for genetic and pharmacological studies.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and capital efficiency by aligning models with human biology.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of gastrointestinal programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in organoid culture, genetic manipulation, and functional assay development.
- Needs access to cell culture infrastructure, imaging, and molecular biology tools.
- Demands cross-team standardization for reproducibility and data comparability.
- Adaptation may be needed for different intestinal regions or disease models.
- Long-term culture stability and scalability should be validated for each application.
