JP7220482B2 - 腸オルガノイド培養のための組成物及び方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、オルガノイドを培養する方法を提供することにある。
マウス小腸クリプト分離
小腸オルガノイドの製造及び培養実験に使用するために、マウスから小腸クリプトを分離した。具体的には、体重20~25gの5-7週齢のC57Bl/6マウスを頚椎脱臼によって致死させた後、小腸を分離した。小腸を近位端部(proximal end)から遠位端部(distal end)まで縦方向に切開し、約5mm長さの切片となるように横方向に切断した。得られた小腸の切片を氷冷却させたダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline,DPBS)で上層液が十分に清澄するまで洗浄した。以後、ジェントル細胞分離試薬(Gentle Cell Dissociation Reagent)(StemCell Technologies,Cambridge,MA)で処理し、細胞濾過器(cell strainer)で濾過してクリプト(crypts)を分離した。
オルガノイド増殖測定を用いた化合物ライブラリのスクリーニング
韓国化合物銀行の代表ライブラリに含まれた8364種の化合物について、オルガノイド培養でR-スポンジンを代替できる化合物をスクリーニングした。
RS-246204の小腸オルガノイド培養効果の確認
2.1.化合物濃度に応じた培養効果
RS-246024の小腸オルガノイド培養効果を確認するために、まずRS-246204の最適濃度を確認した。RS-246024を最終濃度6.25μM、12.5μM、25μM、50μM、100μM、200μMになるように、それぞれ小腸クリプトの培養溶液に添加した後、4日間培養器でインキュベーションした。4日後、肉眼で観察した結果、25μMと50μMのRS-246024が含まれた培養溶液で培養した小腸オルガノイドが、ENR培養溶液の小腸オルガノイドと類似した形態と成長を示すことを確認した(図2a)。
より正確な確認のために同一の濃度でRS-246204を処理し、4日後各ウェルに10μLのWSTを添加した。WSTは、テトラゾリウム塩として脱水素酵素(Dehydrogenase)と反応してホルマザンを生成し、培養溶液がオレンジ色を帯びる。脱水素酵素は、生きている細胞にのみ存在する酵素であるため、WSTの処理時の細胞の生存率を確認できるようにする。WST添加3時間後、培養溶液のみを取って450nmで吸光度を測定した。陰性対照群であるEN培養溶液を100%に設定して、生存率を算出した結果、RS-246204が25μM、50μM含まれた培養溶液が陽性対照群であるENR培養溶液と類似したオルガノイド生存率を示した(図2b)。
小腸オルガノイドの最大の形態的特性は、バディング(budding)しながら成長することである。RS-246204が添加された培養溶液(以下、RS-246204培養溶液)で培養した小腸オルガノイドのバディング比率がENR培養溶液と類似しているかを確認するために、4日間培養したウェル内の全体オルガノイド数、バディングしているオルガノイド数、バディングしていないオルガノイド数を数えた。RS-246204が50μM含まれた培養溶液で培養したオルガノイドは、バディングしているものとバディングしていないものの比率が、約1:1でENR培養溶液で培養したものの比率と類似していた(図2c)。50μMより低い濃度では、バディングしていないオルガノイドの比率が増加しており、50μMより高い濃度では、オルガノイドが殆ど死滅することを確認した。
ENR培養溶液で培養した小腸オルガノイド継代培養と同一の方式によって、RS-246204培養溶液で培養した小腸オルガノイドの継代培養が可能であることを確認し、継代培養後も成長と維持が可能であることを観察することができた(図2e)。一方、R-スポンジンまたはRS-246204が含まれていない培養溶液で培養したクリプトは、小腸オルガノイドに培養は不可能であった。
RS-246204によって培養された小腸オルガノイドの発現遺伝子分析
3.1.RT-PCR分析
RS-246204で培養時、小腸オルガノイドの特異的系統マーカーを発現しているかを確認するために、RNA分析を行った。ENRとRS-246204培養溶液で4日間それぞれ培養された小腸オルガノイドを収去してRNAを抽出し、cDNAに合成してRT-PCRを行った。腸幹細胞(intestinal stem cells)、ゴブレット細胞(goblet cells)、パネート細胞(paneth cells)、腸内分泌細胞(enteroendocrine cells)及び腸細胞(enterocyte)に対するマーカーとして、それぞれLgr5、muc-1とmuc-2、ディフェンシン-5(defensin-5)、クロモグラニンA(ChgA)、ビリン(villin)に対するRNAプライマーを用いてRT-PCRを行った。その結果、RS-246204によって培養された小腸オルガノイドでこれらのすべての細胞が存在することを確認し、またLgr5シグナリングの下流(downstream)に位置する遺伝子であるオルファクトメジン4(Olfactomedin-4)(Olfm4)とCD44も発現していることを確認した(図3a)。
追加的にENRとRS-246204培養溶液で培養された小腸オルガノイドに対して免疫蛍光染色を行って、Muc-2、リゾチームと増殖細胞(proliferating cells)マーカーであるKi67の発現を確認した(図3c)。
STK611777によって培養された小腸オルガノイドの機能維持確認
RS-246204培養溶液を使用して培養した小腸オルガノイドが小腸上皮細胞の機能を維持しているか確認するために、CFTR作用剤(agonist)であるフォルスコリン(Forskolin)分析を行った。フォルスコリンは、イオンチャンネルを開放するように刺激して、水分の排出を促進する化合物である。小腸オルガノイドの場合、フォルスコリン刺激時、内腔に水分が集まってサイズが大きい球形に形態が変わって上皮細胞機能の維持を確認することができる。RS-246204培養溶液及びENR培養溶液のそれぞれで4日間培養した後、5μM濃度のフォルスコリンが添加された培養溶液に交換した。交換直後から1時間の間、10分間隔で光学顕微鏡写真撮影を行った。光学顕微鏡写真に基づいてDixi eXcope(Korea)プログラムの自由曲線ツールを用いて、時間別にそれぞれのオルガノイド周囲を測定して周囲変化を分析した。
Claims (10)
- 腸オルガノイドは、成体幹細胞から由来したことを特徴とする請求項1に記載の腸オルガノイド培養用組成物。
- 腸オルガノイドは、小腸オルガノイドであることを特徴とする請求項1に記載の腸オルガノイド培養用組成物。
- 前記化合物の濃度は、前記腸オルガノイド培養用組成物中25~50μMであることを特徴とする請求項1に記載の腸オルガノイド培養用組成物。
- 前記腸オルガノイド培養用組成物は、上皮成長因子(EGF)、ノギン(Noggin)、チアゾビビン、CHIR99021及びCHIR99021の薬学的に許容可能な塩からなる群から選択される1つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の腸オルガノイド培養用組成物。
- 前記細胞は、幹細胞、幹細胞の集団、単離した組織断片であることを特徴とする請求項6に記載の腸オルガノイドの培養方法。
- 前記幹細胞は、成体幹細胞であることを特徴とする請求項7に記載の腸オルガノイドの培養方法。
- 前記化合物の濃度は、前記組成物中25~50μMであることを特徴とする請求項6に記載の腸オルガノイドの培養方法。
- 前記組成物は、上皮成長因子(EGF)、ノギン(Noggin)、チアゾビビン、CHIR99021及びCHIR99021の薬学的に許容可能な塩からなる群から選択される1つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の腸オルガノイドの培養方法。
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