KR102333275B1 - Method of providing information for patient-specific drug selection - Google Patents

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KR102333275B1 KR1020200160643A KR20200160643A KR102333275B1 KR 102333275 B1 KR102333275 B1 KR 102333275B1 KR 1020200160643 A KR1020200160643 A KR 1020200160643A KR 20200160643 A KR20200160643 A KR 20200160643A KR 102333275 B1 KR102333275 B1 KR 102333275B1
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Abstract

본 발명은 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법을 제공한다. The present invention provides an information providing method for selecting a drug tailored to a subject with a disease.

Description

환자 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법{Method of providing information for patient-specific drug selection}Method of providing information for patient-specific drug selection

본 발명은 환자 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명에 따라 배양된 오가노이드를 이용하여 질병을 가진 대상체 개별 맞춤형 약물 선택을 위한 정보를 제공하는 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a method for providing information for patient-specific drug selection. More particularly, it relates to a method of providing information for individual customized drug selection to a subject having a disease using the organoid cultured according to the present invention.

오가노이드(organoid)는 '장기유사체' 또는 '유사장기'라고도 부르는데, 줄기세포나 장기 기원 세포로부터 분리한 세포를 3차원 배양법으로 다시 응집, 재조합하여 제조된 장기 특이적 세포 집합체이다. 오가노이드는 모델로 하는 장기의 특이적 세포를 포함하고, 장기가 지닌 특정 기능을 재현하며, 실제 장기와 유사한 형태로 공간적 조직화가 가능하다. 환자유래 종양 오가노이드(patient-derived tumor organoid)는 환자의 암세포 및 암조직의 특성을 그대로 나타내며 또한 환자 암조직의 유전적 변이 특성을 재현할 수 있다고 보고되었다. Organoids, also called 'organ analogues' or 'organ-like organs', are organ-specific cell aggregates manufactured by re-aggregating and recombination of cells isolated from stem cells or organ origin cells using a three-dimensional culture method. Organoids contain specific cells of the organ as a model, reproduce the specific function of the organ, and can be spatially organized in a form similar to that of an actual organ. It has been reported that patient-derived tumor organoids represent the characteristics of cancer cells and cancer tissues of the patient as they are, and can also reproduce the genetic variation characteristics of the patient's cancer tissues.

오가노이드는 세포 치료, 생체조직공학, 신약개발, 독성학 그리고, 정밀의료분야까지 이용될 수 있다. 오가노이드 활용도를 높이기 위해서는 많은 양의 비교가능한 정량적 오가노이드 및 그 분석방법이 필요하다. 그러나 아직까지 오가노이드를 정량적으로 배양하는 방법이 없다. 그 이유는 오가노이드를 키우는 요소 중 가장 중요한 요소인 매트리젤을 바닥에 돔 모양으로 굳힌 후 그 안에서 오가노이드를 키우기 ??문에, 오가노이드가 제각각으로 자라게 된다.Organoids can be used in cell therapy, biotissue engineering, drug development, toxicology, and even precision medicine. In order to increase the utilization of organoids, a large amount of comparable quantitative organoids and their analysis methods are needed. However, there is still no method for quantitatively culturing organoids. The reason is that after hardening Matrigel, which is the most important element among the elements for growing organoids, into a dome shape, the organoids are grown in it, so the organoids grow differently.

또한, 이렇게 매트리젤 안에서 자란 오가노이드들은 3차원 지지체 안에서 서로 겹쳐 자랄 수 도 있기 때문에 한계가 명확하다. Also, since organoids grown in Matrigel can grow on top of each other in a three-dimensional support, the limitations are clear.

또한 최근에는 초기 약물 발견 프로그램 및 독성 스크린에 사용하기 위해 훨씬 더 안정하고 생리적인 환자 유래 오가노이드와 결합한 초고속 스크리닝(high-throughput screening) 기술이 개발되고 있다.Also, recently, high-throughput screening techniques are being developed in combination with much more stable and physiological patient-derived organoids for use in early drug discovery programs and toxicity screens.

대한민국 등록특허 제10-1756901호(특허문헌 1)에는 3차원의 조직세포를 배양 가능한 세포배양 칩에 대해서 개시되어 있다. 상기 특허문헌 1의 세포배양 칩은 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부를 각각 층별로 형성하고, 각 층별로 세포의 성장 진행 정도를 확인할 수 있다. 그러나, 특허문헌 1의 세포배양 칩은 오가노이드를 고수율로 수득할 수 없는 문제점이 있다. Korean Patent Registration No. 10-1756901 (Patent Document 1) discloses a cell culture chip capable of culturing three-dimensional tissue cells. In the cell culture chip of Patent Document 1, the first culture section, the second culture section, and the third culture section are formed for each layer, and the degree of cell growth can be checked for each layer. However, the cell culture chip of Patent Document 1 has a problem in that organoids cannot be obtained in high yield.

또한 세포 배양시 배양액을 교체하는 피펫팅 작업을 하는 경우가 있는데, 3차원 세포배양이 가능한 corning spheroid microplate의 경우, 세포 배양 중인 스페로이드 또는 오가노이드가 영향을 받아서, 피펫팅 작업시 빨려 올라가거나, 위치 변화 등이 발생하는 경우가 있어, 세포 배양 환경에 좋지 못한 문제가 있다.In addition, there are cases where the pipetting operation of changing the culture medium is performed during cell culture. In the case of corning spheroid microplates capable of 3D cell culture, the spheroids or organoids in cell culture are affected, so they are sucked up during the pipetting operation, There is a case where a change in position or the like occurs, and there is a problem that is not good for the cell culture environment.

오가노이드는 동물 모델을 만들기 어려운 인간 질병을 낮은 비용으로 고용량 테스트 할 수 있는 이점이 있다. 그러나 거의 모든 경우에 기존의 3차원 (Matrigel organoid, MOs) 배양은 일반적으로 평탄면에 고착된 방울인 벌크 부피의 매트리젤(Matrigel?? )에 세포를 내장시켜 수행하기 때문에, 배양된 MOs가 제멋대로 배열되고 생리적으로도 불규칙하다. 이러한 배양 방법은 실험실에서 수많은 통찰력있는 연구를 가능하게 했지만 고용량 스크리닝에 중요한 한계가 있다: 확장성, 일관성, 균일성, 오가노이드 생산 및 다세포 상호 작용의 재현성. 특히, 매트리젤 오가노이드는 고형화된 매트리젤에 내장된 구조이므로 초점 면에서 시공간의 차이가 발생하고 매트리젤 돔의 외부에서 내부로 물질 전달이 정확하게 이루어지지 않아서 독성 스크리닝 및 고용량 테스트시 부정확한 정량화를 초래한다. Organoids have the advantage of low-cost, high-dose testing of human diseases that are difficult to make in animal models. However, in almost all cases, the conventional three-dimensional (Matrigel organoid, MOs) culture is generally performed by embedding cells in bulk volume Matrigel?? arranged and physiologically irregular. Although these culture methods have enabled numerous insightful studies in the laboratory, they have important limitations for high-dose screening: scalability, consistency, uniformity, organoid production and reproducibility of multicellular interactions. In particular, since the Matrigel organoid has a structure embedded in the solidified Matrigel, a difference in space and time occurs in the focal plane, and the mass transfer from the outside to the inside of the Matrigel dome is not performed accurately. cause

조직 수준의 복잡성과 관련하여, 종양은 암세포 및 내피 세포, 침윤성 면역 세포, 간질 세포 및 복잡한 세포외 기질 (ECM) 네트워크와 서로 다른 세포 유형을 포함하는 이질적인 세포 집단이다. 이 종양 이질성은 서로 다른 환자의 암 (종양 간 이질성)과 단일 종양 (종양 내 이질성) 사이에 위치한다. 후자는 세포 표면 마커 표현형의 다양성, (후생)유전적 이상, 성장 속도, 세포 사멸 및 암에 의해 유발된 질병의 진행 및 치료 실패의 다른 특징을 포함한다.  최근 관찰에 따르면 단일 종양에는 핵형, 암 줄기 및 화학 요법에 대한 민감성과 관련하여 서로 다른 하위 클론이 포함되어 있음을 보여준다. 더욱이, 이 이질성의 본질은 주어진 종양 세포의 서브 클론 및/또는 종양 미세환경과의 상호 작용을 통해 가역적으로 획득될 수 있다고 보고되었으며, 이는 종양 세포의 세포 상호 작용과 미세 환경이 모두 암 치료에 중요한 요인으로 작용할 수 있음을 시사한다. With respect to tissue-level complexity, tumors are heterogeneous cell populations that include cancer cells and endothelial cells, invasive immune cells, stromal cells, and complex extracellular matrix (ECM) networks and different cell types. This tumor heterogeneity lies between cancers in different patients (inter-tumor heterogeneity) and single tumors (intra-tumoral heterogeneity). The latter include cell surface marker phenotypic diversity, (epigenetic) genetic abnormalities, growth rates, cell death and other features of cancer-induced disease progression and treatment failure. Recent observations show that a single tumor contains different subclones with respect to karyotype, cancer stem and sensitivity to chemotherapy. Moreover, it has been reported that the nature of this heterogeneity can be reversibly acquired through the interaction of a given tumor cell's subclones and/or the tumor microenvironment with the tumor microenvironment, indicating that both the cellular interactions and the microenvironment of the tumor cells are important for cancer therapy. suggest that it may be a factor.

그러나 MOs의 클론 다양성과 약물 반응과 관련된 기능 사이의 특정 관계는 배양된 MOs의 무작위 전시 및 생리적 불규칙성으로 인해 제대로 이해되지 않고 있다. 이러한 한계를 개선하기 위해, 확장 가능한 균일 오가노이드 배양 및 스크리닝 플랫폼인 하이드로 플레이트(Hydro Plate)를 개발하였다.However, the specific relationship between the clonal diversity of MOs and their functions related to drug response is poorly understood due to the random display and physiological irregularities of cultured MOs. To overcome these limitations, Hydro Plate, a scalable, homogeneous organoid culture and screening platform, was developed.

이에 본 발명자들은 세포외 기질 기반 하이드로젤(예, 매트리젤)을 사용하지 않거나 사용을 최소화하면서 균일한 크기를 가지는 오가노이드에 대한 연구를 계속하여 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors completed the present invention by continuing research on organoids having a uniform size while not using or minimizing the use of an extracellular matrix-based hydrogel (eg, Matrigel).

1. 대한민국 등록특허 제10-1756901호1. Republic of Korea Patent No. 10-1756901

본 발명의 목적은 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide information for selecting a drug tailored to a subject with a disease.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음을 포함하는In order to solve the above problems, the present invention includes

질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법을 제공한다:Provided is an informational method for personalized drug selection for a subject with a disease:

질병을 가진 대상체(subject)로부터 질병 조직을 분리하는 단계;isolating diseased tissue from a diseased subject;

상기 질병 조직을 유전자 변이별로 분류하는 단계;classifying the disease tissue by genetic mutation;

상기 분류된 질병 조직에서 세포를 분리하는 단계;isolating cells from the classified disease tissue;

상기 분리된 세포를 3차원 세포배양 플레이트에서 질병 오가노이드로 배양하는 단계:Culturing the isolated cells as disease organoids in a three-dimensional cell culture plate:

상기 배양된 질병 오가노이드에 약물을 처리하는 단계; 및treating the cultured disease organoid with a drug; and

상기 질병 오가노이드의 활성을 측정하는 단계;를 포함하는Including; measuring the activity of the disease organoid

질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법으로,As a method of providing information for a subject-specific drug selection with a disease,

상기 질병 오가노이드 배양 단계에서, 상기 3차원 세포배양 플레이트는 세포외 기질 기반 하이드로젤을 0 내지 2 부피% 포함하고,In the disease organoid culture step, the three-dimensional cell culture plate contains 0 to 2% by volume of an extracellular matrix-based hydrogel,

상기 3차원 세포배양 플레이트는,The three-dimensional cell culture plate,

복수개의 메인 웰(main well)과, 메인 웰의 각각 하부에 형성되어 세포 배양액이 주입되며, 바닥면에 오목부를 포함하는 복수개의 서브 웰(sub well)을 포함하는 웰 플레이트(well plate); 및 웰 플레이트를 지지하는 대용량 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터;를 포함하며,a well plate including a plurality of main wells and a plurality of sub wells formed under each of the main wells to inject a cell culture solution and having a recess on the bottom surface; and a connector for high-capacity high-speed HCS (High contents screening) supporting the well plate;

상기 대용량의 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터는, 웰 플레이트의 하단과 서로 착탈 가능하도록 고정수단이 구비된 베이스와 웰 플레이트의 상부에 위치하여, 베이스와 결합되는 커버를 포함하고, 상기 메인 웰은 소정부위 테이퍼지도록 단턱이 형성되며, 상기 단턱은 메인 웰의 벽을 기준으로 10 내지 60° 범위의 경사각(θ)을 갖는 세포배양 플레이트.The large-capacity and high-speed HCS (High contents screening) connector includes a bottom of the well plate and a base provided with a fixing means to be detachable from each other, and a cover positioned on the top of the well plate and coupled to the base, and the main well A step is formed so as to be tapered at a predetermined portion, and the step has an inclination angle (θ) in the range of 10 to 60° with respect to the wall of the main well.

상기 대상체(subject)는 모든 동물을 포함하여, 바람직하게는 포유류, 더욱 바람직하게는 인간일 수 있다. The subject may include any animal, preferably a mammal, more preferably a human.

상기 "질병 조직"이랑 질병이 발생한 조직을 말하며, 조직 또는 기관에서 분리된 것을 말한다.The “disease tissue” and the diseased tissue refer to those separated from the tissue or organ.

상기 질병 조직을 유전자 변이별로 분리하는 단계는, 질병을 가진 대상체에서 분리한 질병 조직을 이 기술분야에 널리 알려진 유전자 검사 방법으로 검사하여 질병을 유발하는 유전자의 변이를 알아낸 다음 이를 변이별로 분리하는 단계이다. In the step of separating the diseased tissue by genetic mutation, the diseased tissue isolated from the subject with the disease is tested by a genetic testing method widely known in the art to find out the mutation in the disease-causing gene, and then isolating it by mutation is a step

예를 들면, 암유발 돌연변이 유전자로 알려진 KRAS, TP53, PIK3C 등에 변이가 일어난 경우 변이로 분류할 수 있다. 또 다른 예로는, MSI(microsatellite instability, 초위성체 불안정성) 라고 하여 하이/로우(high/low) 변이가 존재한다. 이러한 변이의 경우 DNA의 미스매치 복구 시스템이 제대로 작동하지 않으면서, 잘못 전사된 DNA가 제거되지 않고 계속하여 분열 복제하며 질병(예를 들면, 암)으로 변이하게 된다. 이처럼 다양한 변이들이 암에 존재하며, 이러한 변이들을 모두 타겟하는 약물들이 존재하지 않아, 계속된 발전이 필요하며, 또한 각 질환별, 예을 들면 대장암의 유전자 변이별로 조직을 분류할 수 있다. For example, when mutations occur in KRAS, TP53, PIK3C, etc. known as cancer-causing mutant genes, it can be classified as a mutation. As another example, there is a high/low variation called microsatellite instability (MSI). In the case of such a mutation, the mismatch repair system of DNA does not work properly, and the erroneously transcribed DNA is not removed and continues to divide and replicate, resulting in disease (eg, cancer). As such, various mutations exist in cancer, and there are no drugs that target all of these mutations, so continuous development is required, and tissues can be classified according to each disease, for example, a genetic mutation in colorectal cancer.

상기 분류된 질병 조직에서 단일 세포를 분리하고 이를 본 발명에 따른 3차원 세포배양 플레이트에서 질병 오가노이드로 배양할 수 있다. 본 발명에서 "질병 오가노이드"란, 질병을 가진 대상체 조직에서 분리해서 키운 오가노이드를 의미한다. Single cells can be isolated from the classified disease tissue and cultured as disease organoids in the three-dimensional cell culture plate according to the present invention. As used herein, the term "disease organoid" refers to an organoid isolated from a tissue of a subject having a disease.

상기 세포외 기질 기반 하이드로젤은 매트리젤(Matrigel, 제품명)일 수 있다.The extracellular matrix-based hydrogel may be Matrigel (product name).

상기 세포는 암세포일 수 있다.The cell may be a cancer cell.

상기 세포는 단일세포 일 수 있다.The cell may be a single cell.

상기 세포는 암을 가진 대상체로 조직 또는 이미 만들어진 오가노이드에서 분리하여 얻을 수 있다. 조직을 세포화하여 단일세포로 분리하는 방법은 공지된 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.The cells may be obtained by isolation from a tissue or an organoid already made from a subject having cancer. Since a method of cellularizing a tissue and separating it into a single cell is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

상기 세포 배양 기간은 1 내지 14일이 바람직하다The cell culture period is preferably 1 to 14 days.

상기 오가노이드의 크기는 직경 300-500 um일 수 있다.The size of the organoid may be 300-500 um in diameter.

본 발명에서 제조되는 오가노이드의 크기는 300-500 um 범위인데, 이는 암 질환에 특히 최적화된 크기이다.The size of the organoid prepared in the present invention is in the range of 300-500 um, which is a size particularly optimized for cancer diseases.

본 발명의 "3차원 세포배양 플레이트"는 오가노이드 배양에 최적화된 플레이트로, 이하에서 자세히 설명한다. 이하에서 "3차원 세포배양 플레이트"는 "하이드로 플레이트"라고 기술되기도 하며, 이 하이드로 플레이트에서 배양된 오가노이드는 "하이드로 오가노이드(Hydro Organoids)" 또는 "HO" 또는 "HOs"로 기술된다. 또한 이의 대조군으로 매트리젤 기반 플레이트는 "매트리젤 플레이트"로 기술되고 (기존에 사용되는 기본 24웰 플레이트) 이 매트리젤 플레이트에서 배양된 오가노이드는 "매트리젤 오가노이드(Matrigel Organiods)" 또는 "MO" 또는 "MOs"로 기술된다. The "three-dimensional cell culture plate" of the present invention is a plate optimized for organoid culture, which will be described in detail below. Hereinafter, the "three-dimensional cell culture plate" is also referred to as a "hydro plate", and the organoids cultured in this hydro plate are described as "hydro organoids" or "HO" or "HOs". Also, as a control, Matrigel-based plates are described as "Matrigel plates" (basic 24-well plates used in the past), and organoids cultured in these Matrigel plates are referred to as "Matrigel Organiods" or "MO " or "MOs".

이하에서 자세히 설명하겠지만, 본 발명의 3차원 세포배양 플레이트를 이용하면 환자 유래 질병 오가노이드를 대량생산 할 수 있다. As will be described in detail below, by using the three-dimensional cell culture plate of the present invention, patient-derived disease organoids can be mass-produced.

상기 3차원 세포배양 플레이트의 서브 웰은 오목부를 향하여 테이퍼지도록 경사면이 형성되고, 상기 서브 웰(120)의 상단 직경은 3.0 내지 4.5 mm 범위이고, 상기 오목부(121) 상단의 직경은 0.45 내지 1.5 mm 범위이며, 상기 서브 웰과 오목부의 경사면(θ2)은 40 내지 50° 범위이고, 상기 서브 웰의 직경과 오목부의 직경에 대한 길이 비가 1:0.1 내지 0.5 범위일 수있다.The sub-well of the three-dimensional cell culture plate has an inclined surface that is tapered toward the concave portion, the diameter of the upper end of the sub-well 120 is in the range of 3.0 to 4.5 mm, and the diameter of the upper end of the concave portion 121 is 0.45 to 1.5 mm, and the slope (θ 2 ) of the sub-well and the concave portion may be in the range of 40 to 50°, and the length ratio of the diameter of the sub-well and the diameter of the concave portion may be in the range of 1:0.1 to 0.5.

상기 3차원 세포배양 플레이트의 상기 메인 웰의 개별 부피는 100 내지 300 ㎕ 범위이며, 상기 오목부의 개별 부피는 20 내지 50 ㎕ 범위이고, 상기 메인 웰과 오목부의 개별 부피비는 평균 1 : 0.1 내지 0.5일 수 있다. The individual volume of the main well of the three-dimensional cell culture plate is in the range of 100 to 300 μl, the individual volume of the recess is in the range of 20 to 50 μl, and the individual volume ratio of the main well and the recess is on average 1: 0.1 to 0.5 days can

상기 메인 웰은, 단턱과 서브 웰 사이에 공간부를 포함하고, 상기 공간부의 높이(ah)는 평균 2.0 내지 3.0 mm 범위이며, 상기 서브 웰의 높이(bh)는 평균 1.0 내지 2.0 mm 범위이고, 상기 공간부와 서브 웰의 높이비(ah:bh)는 1:0.3 내지 1 범위일 수 있다.The main well includes a space between the step and the sub-well, and the height of the space (a h ) is in the range of 2.0 to 3.0 mm on average, and the height (b h ) of the sub-well is in the range of 1.0 to 2.0 mm on average, , the height ratio (a h :b h ) of the space portion and the sub-well may be in the range of 1:0.3 to 1.

상기 세포는 상기 세포배양 플레이트에 100 내지 300 cells/well로 시딩될 수 있다.The cells may be seeded in the cell culture plate at 100 to 300 cells/well.

본 발명의 구체예에서, 상기 약물은 하나의 약물이거나 두 개 이상의 약물일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the drug may be one drug or two or more drugs.

상기 오가노이드의 활성은 상기 오가노이드의 생존력(viability)을 의미하는 것일 수 있다.The activity of the organoid may mean the viability of the organoid.

상기 질병 오가노이드의 활성을 측정하는 단계 이후에, After measuring the activity of the disease organoid,

상기 약물을 처리한 후에 상기 질병 오가노이드의 활성이 상기 약물 처리 전과 비교하여 떨어진 경우, 상기 약물의 효과가 있는 것으로 판단하여 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물로 선택하는 단계를 더 추가할 수 있다.When the activity of the disease organoid decreases after treatment with the drug compared to before the drug treatment, it is determined that the drug is effective, and the step of selecting a drug tailored to the subject having the disease may be further added.

상기 약물이 두 개 이상인 경우, If more than one drug is

상기 두 개 이상의 약물을 처리한 후에 상기 질병 오가노이드의 활성이 각각의 약물을 단독 처리한 경우와 비교하여 떨어진 경우, 상기 두 개 이상의 약물을 병용 처리한 경우 효과가 있는 것으로 판단하여 질병을 가진 대상체 맞춤형 병용 약물로 선택하는 단계를 더 추가할 수 있다.When the activity of the disease organoids after treatment with the two or more drugs is lower than when each drug is treated alone, it is judged that there is an effect when the two or more drugs are treated in combination; a subject having a disease A further step of selecting as a customized concomitant drug may be added.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 질병 오가노이드의 활성을 측정하는 단계 이후에, 상기 약물의 IC50값을 도출하여 약물의 용량을 결정하는 단계를 더 추가할 수 있다. In one embodiment of the present invention, after the step of measuring the activity of the disease organoid, the step of determining the dose of the drug by deriving the IC50 value of the drug may be further added.

IC50이란, 약물이 투여되었을 때 세포의 활성도(enzyme/protein activity)가 절반으로 떨어지는 순간의 최대 농도(maximal concentration)을 가리킨다. 이를 통해 치료에 효과적인 약물 용량을 알아 낼 수 있다.  IC50 refers to the maximum concentration at the moment when the cell activity (enzyme/protein activity) is halved when the drug is administered. This can help determine the effective drug dose for treatment.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 질병은 암일 수 있고, 구체적으로 상기 암은 대장암, 폐암, 위암, 췌장암, 신장암, 뇌종양, 난소암, 피부암, 전립선암, 유방암, 자궁경부암, 갑상선암, 섬유육종, 자궁육종 또는 혈액암일 수 있으나 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the disease may be cancer, and specifically, the cancer is colon cancer, lung cancer, stomach cancer, pancreatic cancer, kidney cancer, brain tumor, ovarian cancer, skin cancer, prostate cancer, breast cancer, cervical cancer, thyroid cancer, fiber It may be, but is not limited to, a sarcoma, uterine sarcoma, or blood cancer.

또한 상기 약물은 항암제일 수 있고, 구체적으로 세포독성항암제, 면역항암제, 표적치료 항암제, 대사항암제 및 항암신약 치료제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. In addition, the drug may be an anticancer agent, and specifically, it may be one or more selected from the group consisting of a cytotoxic anticancer agent, an immune anticancer agent, a targeted anticancer agent, an anticancer agent and a new anticancer agent, but is not necessarily limited thereto.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

일반적으로 오가노이드를 배양할 때 세포외 기질의 역할을 제공하기 위해 하이드로젤을 사용한다. 예를 들면, 메트리젤을 세포배양 플레이트 바닥에 돔 모양으로 굳힌 후 그 안에서 오가노이드를 키우게 되는데, 오가노이드가 크기와 모양이 제각각으로 자라게 되며, 그로 인해 기능이 제각각으로 자라서 표준화가 어려운 문제점이 있다. Hydrogels are commonly used to serve as an extracellular matrix when culturing organoids. For example, after Metrigel is hardened into a dome shape on the bottom of a cell culture plate, organoids are grown in it. Organoids grow in different sizes and shapes, and as a result, their functions grow differently, making it difficult to standardize. .

본 발명은 세포외 기질 기반 하이드로젤을 포함하지 않거나 최소한의 양을 포함한 3차원 세포배양 플레이트를 이용하여 오가노이드를 제조한다. 본 발명의 3차원 세포배양 플레이트에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.The present invention prepares organoids using a three-dimensional cell culture plate that does not contain an extracellular matrix-based hydrogel or contains a minimal amount. A detailed description of the three-dimensional cell culture plate of the present invention is as follows.

본 발명은 일 실시예에서 다음을 포함하는 3차원 세포배양 플레이트를 이용한다:In one embodiment, the present invention uses a three-dimensional cell culture plate comprising:

복수개의 메인 웰(main well)과, 메인 웰의 각각 하부에 형성되어 세포 배양액이 주입되며, 바닥면에 오목부를 포함하는 복수개의 서브 웰(sub well)을 포함하는 웰 플레이트(well plate); 및a well plate including a plurality of main wells and a plurality of sub wells formed under each of the main wells to inject a cell culture solution and having a recess on the bottom surface; and

웰 플레이트를 지지하는 대용량 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터;를 포함하며,It includes a connector for high-capacity high-speed HCS (High contents screening) that supports the well plate,

상기 대용량의 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터는, 웰 플레이트의 하단과 서로 착탈 가능하도록 고정수단이 구비된 베이스와 웰 플레이트의 상부에 위치하여, 베이스와 결합되는 커버를 포함하며,The large-capacity and high-speed HCS (High contents screening) connector includes a base provided with a fixing means detachably from the bottom of the well plate, and a cover positioned on the top of the well plate and coupled to the base,

상기 메인 웰은 소정부위 테이퍼지도록 단턱이 형성되며, 상기 단턱은 메인 웰의 벽을 기준으로 10 내지 60° 범위의 경사각(θ)을 갖는 세포배양 플레이트.A step is formed in the main well to be tapered at a predetermined portion, and the step has an inclination angle (θ) in the range of 10 to 60° with respect to the wall of the main well.

종래의 96 웰 플레이트의 경우, 고수율의 약물 효능 평가를 위해서는 실험 및 분석을 수차례 이상 진행하여야 하므로, 시간 및 비용이 많이 소요되는 문제가 있었다. 아울러, 세포 배양시 배양액을 교체하는 피펫팅 작업을 수행하는 경우가 종종 있는데, 종래의 코닝 스페로이드 마이크로플레이트(corning spheroid microplate)의 경우에는 세포 배양 중인 스페로이드 또는 오가노이드가 영향을 받아서, 피펫팅 작업시 스페로이드 또는 오가노이드가 빨려 올라가거나, 위치 변화 등이 발생하는 경우가 있어, 세포 배양 환경에 좋지 못한 문제가 있었다.In the case of a conventional 96-well plate, since experiments and analyzes have to be performed several times or more in order to evaluate drug efficacy in high yield, there is a problem in that it takes a lot of time and money. In addition, there are often cases where a pipetting operation of replacing the culture medium is performed during cell culture. In the case of a conventional corning spheroid microplate, the spheroids or organoids in cell culture are affected, so pipetting Spheroids or organoids are sucked up during operation, or there is a case where a change in position occurs, and there is a problem that is not good for the cell culture environment.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웰 플레이트 내에 형성된 복수개의 메인 웰 내에 복수개의 서브 웰을 포함시켜 고수율의 스페로이드/오가노이드 제작이 가능할 수 있으며, 플레이트를 지지하는 대용량 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터를 포함시켜, 대용량의 고속이미지 촬영시 공차를 줄여 웰 플레이트 내의 이미지를 균일하게 촬영할 수 있는 세포배양 플레이트를 제공한다. 나아가, 메인 웰의 탄턱에 의하여, 배양되는 세포는 미디어 교체시 피펫팅 작업에 의한 영향을 최소화할 수 있는 세포배양 플레이트를 제공한다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is possible to manufacture spheroids/organoids with high yield by including a plurality of sub-wells in a plurality of main wells formed in a well plate, and high-capacity and high-speed for supporting the plate. By including a connector for HCS (High Contents Screening), we provide a cell culture plate that can uniformly capture images in the well plate by reducing tolerances when shooting large-capacity, high-speed images. Furthermore, by the tanteok of the main well, the cultured cells are provided with a cell culture plate capable of minimizing the influence of the pipetting operation when replacing the media.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트의 정면도이며, 도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실실예에 따른 세포배양 플레이트에 형성된 메인 웰을 상세하게 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실실예에 따른 세포배양 플레이트의 웰 플레이트, 베이스 및 커버를 보여주는 도면이다((a) 커버, (b) 베이스, (c) 마이크로 플레이트 및 베이스의 고정수단).Figure 1 (a) is a front view of a cell culture plate according to an embodiment of the present invention, Figure 1 (b) is a cross-sectional view of a cell culture plate according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a chamber of the present invention It is a view showing in detail the main well formed in the cell culture plate according to the example, and FIG. 3 is a view showing the well plate, the base and the cover of the cell culture plate according to an embodiment of the present invention ((a) cover, (b) ) base, (c) microplate and fixing means of the base).

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트를 상세히 설명한다.Hereinafter, a cell culture plate according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 .

도 1 내지 3 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트(10)는 복수개의 메인 웰(main well, 110)과, 메인 웰(110)의 각각 하부에 형성되어 세포 배양액이 주입되며, 바닥면에 오목부(121)를 포함하는 복수개의 서브 웰(sub well, 120)을 포함하는 웰 플레이트(well plate, 100); 및 웰 플레이트(100)를 지지하는 대용량 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터(200)를 포함하여 구성된다.1 to 3, the cell culture plate 10 according to an embodiment of the present invention is formed under each of a plurality of main wells 110 and the main well 110, so that the cell culture solution is a well plate 100 that is injected and includes a plurality of sub-wells 120 including a recess 121 on the bottom surface; And it is configured to include a high-capacity high-capacity HCS (High contents screening) connector 200 for supporting the well plate (100).

먼저, 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웰 플레이트(100)를 상세히 설명하도록 한다.First, the well plate 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 .

상기 웰 플레이트(100)는 몰드를 통해 플라스틱 사출 성형된 플레이트 형상으로 만들어 진다. 이와 같이 플라스틱 사출을 위한 몰드 제작을 위해 미세 기계가공을 사용하여 생산단가를 낮추고, 쉽게 크기를 확대할 수 있도록 메인 웰(110)은 웰(well) 구조물로서 반복적인 패턴을 갖는다. 따라서, 세포의 대량 생산이 용이하며, 사용자의 요구에 맞추어 다양한 크기로 변형하여 사용이 가능하다.The well plate 100 is made in a plastic injection-molded plate shape through a mold. As described above, the main well 110 has a repeating pattern as a well structure so that the production cost can be reduced by using micro-machining for manufacturing a mold for plastic injection and the size can be easily enlarged. Therefore, it is easy to mass-produce the cells, and it is possible to use the cells by modifying them in various sizes according to the needs of the user.

상기 메인 웰(110)은 웰 플레이트(100)에 복수개 형성되며, 각각의 메인 웰(110)은 단턱(101)을 포함한다. 상기 단턱(101)은 메인 웰(110)의 소정부위에 형성되는 것으로, 보다 상세하게는 상기 단턱(101)은 메인 웰(110)의 전체 길이의 1/3 내지 1/2 위치에 형성될 수 있으며, 상기 단턱(101)은 메인 웰(110)의 하단으로부터 1/3 내지 1/2 위치에 형성될 수 있다. A plurality of the main wells 110 are formed in the well plate 100 , and each of the main wells 110 includes a step 101 . The stepped 101 is formed at a predetermined portion of the main well 110 , and more specifically, the stepped 101 may be formed at 1/3 to 1/2 of the entire length of the main well 110 . In addition, the step 101 may be formed at 1/3 to 1/2 position from the lower end of the main well 110 .

종래에 마이크로 플레이트에서 세포 배양시에는 배양액을 교체하는 피펫팅 작업을 하는 경우가 있는데, 이러한 경우, 세포 배양 중인 스페로이드 또는 오가노이드가 영향을 받아서, 피펫팅 작업시 스페로이드 또는 오가노이드가 빨려 올라가거나, 위치 변화 등이 발생하는 경우가 있어, 세포 배양 환경에 좋지 못한 문제가 있었으나, 상기 단턱(101)은 이러한 문제를 방지하기 위함이다. Conventionally, there is a case of performing a pipetting operation to change the culture medium during cell culture in a microplate. In this case, the spheroids or organoids in cell culture are affected, and the spheroids or organoids are sucked up during the pipetting operation. Or, there is a case where a change in position occurs, and there is a problem in the cell culture environment that is not good, but the step 101 is to prevent such a problem.

상기 단턱(101)은 피펫이 적용되는 공간일 수 있으며, 구체적으로, 메인 웰(110)의 벽을 기준으로 10 내지 60° 범위의 경사각(θ)을 가질 수 있다. 또는, 20 내지 50° 범위의 경사각을 가질 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 45°범위의 경사각을 가질 수 있다. 만일, 상기 단턱(101)의 경사각이 10°미만인 경우에는 메인 웰(110) 내에 경사각이 너무 작아 피펫을 적용할 수 있는 공간이 충분하지 않아, 메인 웰(110) 내의 배양액을 흡입할 때, 피펫이 서브 웰(120) 안쪽으로 미끄러져 스페로이드 또는 오가노이드가 빨려 올라가거나, 위치 변화 등이 발생할 수 있다. 아울러, 상기 경사각(θ)이 60°를 초과하는 경우에는 피펫을 적용할 수 있는 공간은 마련되나, 단턱(101)의 경사각이 너무 커서 배양액을 충분히 흡입하기 어려울 수 있으며, 서브 웰(120)에 세포를 시딩 할 때, 세포가 모든 서브 웰(120)에 들어가지 않고, 단턱(101)에 시딩되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상술한 범위의 경사각을 갖는 것이 바람직하다.The step 101 may be a space to which a pipette is applied, and specifically, may have an inclination angle θ in the range of 10 to 60° with respect to the wall of the main well 110 . Alternatively, it may have an inclination angle in the range of 20 to 50°, and preferably may have an inclination angle in the range of 30 to 45°. If the inclination angle of the step 101 is less than 10°, the inclination angle in the main well 110 is too small and there is not enough space to apply the pipette. A spheroid or an organoid may be sucked up by sliding into the sub-well 120 , or a change in position may occur. In addition, when the inclination angle (θ) exceeds 60°, a space for applying a pipette is provided, but the inclination angle of the step 101 is too large, so it may be difficult to sufficiently suck the culture solution, and When seeding cells, a problem in that the cells do not enter all the sub-wells 120 and are seeded in the step 101 may occur. Therefore, it is preferable to have an inclination angle in the above-mentioned range.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 웰(110)은 단턱(101)과 후술하게 되는 서브 웰(120) 사이에 공간부(130)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 공간부(130)는 배양액이 주입되는 공간으로, 서브 웰(120) 내부의 세포들이 동일한 배양액을 공유할 수 있는 공간이다. Meanwhile, the main well 110 according to an embodiment of the present invention may include a space 130 between the stepped 101 and the sub-well 120 to be described later. Specifically, the space 130 is a space into which the culture solution is injected, and is a space in which the cells in the sub-well 120 can share the same culture solution.

보다 구체적으로, 공간부(130)의 높이(ah)는 평균 2.0 내지 3.0 mm 범위일 수 있으며, 또는 2.2 내지 2.8 mm 범위일 수 있으며, 또는 평균 2.3 내지 2.7 mm 범위일 수 있다. 아울러, 서브 웰(120)의 높이(bh)는 평균 1.0 내지 2.0 mm 범위일 수 있으며, 또는 평균 1.2 내지 1.8 mm 범위일 수 있다.More specifically, the height (a h ) of the space portion 130 may range from 2.0 to 3.0 mm on average, or from 2.2 to 2.8 mm, or from 2.3 to 2.7 mm on average. In addition, the height b h of the sub-well 120 may range from 1.0 to 2.0 mm on average, or from 1.2 to 1.8 mm on average.

예를 들면, 상기 공간부(130)의 높이(ah)는 평균 2.5 mm 이며, 서브 웰 의 높이(bh)는 평균 1.5 mm 일 수 있다.For example, the height (a h ) of the space portion 130 may be on average 2.5 mm, and the height (b h ) of the sub-well may be on average 1.5 mm.

이때, 상기 공간부와 서브 웰(120)의 높이비(ah:bh)는 1:0.3 내지 1 범위일 수 있으며, 보다 상세하게 공간부와 서브 웰(120)의 높이비(ah:bh)는 1:0.4 내지 0.9 또는 1: 0.5 내지 0.8 일 수 있다. 만일, 서브 웰(120)의 높이가 공간부의 높이 대비 1:0.3 미만일 경우에는 서브 웰(120)의 미디어를 교환 시, 조금의 힘으로도 내부에서 배양 중인 세포들이 튀어나올 수 있으며, 서브 웰(120)의 높이가 공간부의 높이 대비 1:1을 초과하는 경우에는 세포에 필요한 배양액이 충분하게 변환되지 않아, 세포의 죽음을 유발할 수 있다. 따라서, 공간부(130)와 서브 웰(120)은 상술한 높이 범위와 높이비율을 갖는 것이 바람직하다.In this case, the height ratio (a h :b h ) of the space portion and the sub-well 120 may be in the range of 1:0.3 to 1, and in more detail, the height ratio (a h : b h ) may be 1:0.4 to 0.9 or 1:0.5 to 0.8. If the height of the sub-well 120 is less than 1:0.3 compared to the height of the space, when the media of the sub-well 120 is exchanged, cells being cultured inside may pop out with even a little force, and the sub-well ( If the height of 120) exceeds 1:1 compared to the height of the space part, the culture medium required for the cells is not sufficiently converted, which may cause cell death. Accordingly, the space 130 and the sub-well 120 preferably have the above-described height range and height ratio.

다음으로, 서브 웰(120)은 메인 웰(110)의 각각 하부에 형성되는 것으로, 바닥면에 오목부(121)를 포함한다. 특정 양태로서, 상기 서브 웰(120)은 메인 웰(110)의 하부에 복수개를 포함할 수 있다.Next, the sub-well 120 is formed under each of the main well 110 , and includes a concave portion 121 on the bottom surface. In a specific embodiment, the sub-well 120 may include a plurality of sub-wells 120 under the main well 110 .

메인 웰(110)의 하부에 포함되는 서브 웰(120)은 각각의 크기와 모양이 동일하고, 이에 따라 균일한 조건의 오가노이드를 생성할 수 있다. Each of the sub-wells 120 included in the lower portion of the main well 110 has the same size and shape, so that organoids with uniform conditions can be generated.

상기 서브 웰(120)은 오목부(121)를 향하여 테이퍼지도록 경사면이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 서브 웰(120)의 상단부는 수직 방향을 기준으로 하강할수록 수평 넓이가 줄어들 수 있다. 예를 들면, 상기 서브 웰(120)의 상단부는 역피라미드 형상으로 이루어질 수 있다. 도시된 실시예에서는 서브 웰(120)의 상단부가 피라미드 형상이나, 깔대기 형상과 같이, 수직 방향으로 하강할 수록 수평의 넓이가 줄어드는 형상으로 구성될 수 있다.The sub-well 120 may have an inclined surface that is tapered toward the concave portion 121 . Specifically, the horizontal width of the upper end of the sub-well 120 may decrease as it descends in the vertical direction. For example, the upper end of the sub-well 120 may have an inverted pyramid shape. In the illustrated embodiment, the upper end of the sub-well 120 has a pyramid shape, but may be configured in a shape such that the horizontal width decreases as it descends in the vertical direction, such as a funnel shape.

특히, 상기 서브 웰(120)은 크기와 모양이 동일하도록 복수개를 포함함으로써, 상기 세포배양 플레이트는 균일한 조건에서 대량의 스페로이드 또는 오가노이드를 생성할 수 있다. In particular, by including a plurality of sub-wells 120 having the same size and shape, the cell culture plate can produce a large amount of spheroids or organoids under uniform conditions.

특정 양태로서, 하나의 메인 웰(110)에는 동일한 크기의 서브 웰(120)을 4 내지 25개를 포함할 수 있으며, 전체 마이크로 플레이트(100)에는 96 내지 1,728 개의 서브 웰(120)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 동일하고, 정밀하게 사이즈 컨트롤이 가능하다. 따라서 크기와 모양이 균일한, 즉 표준형 오가노이드를 대량 생산 할 수 있다. As a specific embodiment, one main well 110 may include 4 to 25 sub-wells 120 of the same size, and 96 to 1,728 sub-wells 120 may be included in the entire microplate 100. can Accordingly, the same and precise size control is possible. Therefore, it is possible to mass-produce standard organoids with uniform size and shape.

아울러, 서브 웰(120)은 오목부(121)를 포함하며, 상기 오목부의 하단에는 상기 오목부(121)는 3D 스페로이드 또는 오가노이드가 배양될 수 있도록 공간이 형성된다. 구체적으로, 상기 오목부(121)는 'U'자 형태, 'V' 자 형태 또는 'Ц'자 형태일 수 있으며, 예를 들면, 상기 오목부(121)는 'U'자 형태일 수 있다.In addition, the sub-well 120 includes a concave portion 121, and the concave portion 121 has a space formed at the lower end of the concave portion so that 3D spheroids or organoids can be cultured. Specifically, the concave part 121 may have a 'U' shape, a 'V' shape, or a 'Ц' shape. For example, the recess 121 may have a 'U' shape. .

상기 서브 웰(120)의 상단 직경은 3.0 내지 4.5 mm 범위일 수 있으며, 또는 3.5 내지 4.3 mm 일 수 있으며, 또는 평균 4 mm 일 수 있다. 아울러, 오목부(121) 상단의 직경은 0.45 내지 1.5 mm 일 수 있으며, 또는 0.5 내지 1.0 mm 또는 평균 0.5 mm 일 수 있다.The top diameter of the sub-well 120 may range from 3.0 to 4.5 mm, or from 3.5 to 4.3 mm, or an average of 4 mm. In addition, the diameter of the upper end of the concave portion 121 may be 0.45 to 1.5 mm, or 0.5 to 1.0 mm, or an average of 0.5 mm.

아울러, 상기 서브 웰(120)의 직경과 오목부(121)의 직경에 대한 길이 비가 1:0.1 내지 0.5 범위일 수 있으며, 바람직하게는 상기 서브 웰(120)의 직경과 오목부(121)의 직경에 대한 길이 비는 1: 0.12 일 수 있다.In addition, the ratio of the diameter of the sub-well 120 to the diameter of the concave portion 121 may be in a range of 1:0.1 to 0.5, and preferably, the diameter of the sub-well 120 and the concave portion 121 are in the range of 1:0.1 to 0.5. The ratio of length to diameter may be 1:0.12.

상기 오목부(121)의 상단 직경이 서브 웰(120)의 상단 직경(1) 대비 0.1 미만인 경우에 오목부(121)의 세포 배양 공간을 충분히 마련하지 못해 배양액 교체시에, 조금마한 힘으로도 세포들이 빠져 나오는 문제가 발생할 수 있으며, 오목부(121)의 상단 직경이 서브 웰(120)의 상단 직경(1) 대비 0.5을 초과하는 경우, 세포에게 필요한 충분한 배양액을 교체하지 못하여 안정적으로 배양하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. When the upper diameter of the concave portion 121 is less than 0.1 compared to the upper diameter 1 of the sub-well 120, the cell culture space of the concave portion 121 is not sufficiently provided, Cells may come out, and if the top diameter of the concave portion 121 exceeds 0.5 compared to the top diameter 1 of the sub-well 120, it is impossible to replace the sufficient culture medium required for the cells to stably culture Difficult problems may arise.

한편, 메인 웰의 벽을 기준으로 서브 웰(120)과 오목부(121)의 경사면은 40 내지 50° 의 경사각(θ2)을 가질 수 있으며, 42 내지 48° 범위의 경사각(θ2), 43 내지 47° 범위의 경사각(θ2), 또는 평균 45°의 경사각(θ2)을 가질 수 있다.On the other hand, the slopes of relative to the wall of the main-well sub-well 120 and the recess 121 may have an inclination angle (θ 2) of 40 to 50 °, 42 to 48 ° range of inclination angle of (θ 2), 43 to the inclination angle of 47 ° range (θ 2), or the average angle of inclination of 45 ° may have a (θ 2).

상술한 서브 웰(120)은 100 cells/well 이하의 세포배양이 가능할 수 있으며, 100 cells/well 이하의 세포를 시딩 하였을 때, 오가노이드 크기를 안정적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.The above-described sub-well 120 may be capable of culturing cells of 100 cells/well or less, and has the advantage of stably controlling the organoid size when cells of 100 cells/well or less are seeded.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 웰(110)의 개별 부피는 100 내지 300 ㎕ 범위이며, 오목부(121)의 개별 부피는 20 내지 50 ㎕ 범위이고, 상기 메인 웰(110)과 오목부(121)의 개별 부피비는 평균 1 : 0.07 내지 0.5 인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 일 실시예에 따른 메인 웰(110)의 개별 부피는 250 내지 300 ㎕ 범위이며, 상기 오목부의 개별 부피는 25 내지 35 ㎕ 범위일 수 있으며, 상기 메인 웰(110)과 오목부(121)의 개별 부피비는 평균 1 : 0.11 일 수 있다. Further, the individual volume of the main well 110 according to an embodiment of the present invention is in the range of 100 to 300 μl, and the individual volume of the concave portion 121 is in the range of 20 to 50 μl, and the main well 110 and the concave volume are in the range of 20 to 50 μl. The individual volume ratio of the portion 121 is on average 1: 0.07 to 0.5. Preferably, the individual volume of the main well 110 according to the embodiment is in the range of 250 to 300 μl, and the individual volume of the concave portion may be in the range of 25 to 35 μl, and the main well 110 and the recess ( 121) may have an average volume ratio of 1:0.11.

구체적으로, 메인 웰(110)의 개별 부피가 100 ㎕ 미만인 경우, 세포 배양시 충분한 배양액을 수용할 수 없는 문제가 발생할 수 있으며, 300 ㎕ 를 초과하는 경우에는 배양 효율이 떨어질 수 있다.Specifically, if the individual volume of the main well 110 is less than 100 μl, there may be a problem that a sufficient culture solution cannot be accommodated during cell culture, and if it exceeds 300 μl, the culture efficiency may be reduced.

아울러, 오목부(121)는 실질적인 세포가 배양되는 공간으로, 그 부피가 20 ㎕ 미만인 경우에는 세포 배양 공간이 충분하지 않아 세포들이 빠져 나오는 문제가 발생할 수 있으며, 50 ㎕ 를 초과하는 경우 세포 등을 안정적으로 배양하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 메인 웰(110)과 오목부(121)는 상술한 범위의 부피를 갖는 것이 바람직하다.In addition, the recess 121 is a space in which cells are actually cultured, and when the volume is less than 20 μl, there is not enough cell culture space, which may cause a problem that cells escape, and when it exceeds 50 μl, cells, etc. Difficulty in culturing stably may occur. Accordingly, it is preferable that the main well 110 and the concave portion 121 have a volume within the above-described range.

상기 언급한 본 발명의 세포배양 플레이트의 구성으로 인해, 하이드로젤(매트리젤)을 포함하지 않거나 2 부피% 미만으로 포함해도, 오가노이드를 잘 형성할 수 있다.Due to the above-mentioned configuration of the cell culture plate of the present invention, even if it does not contain hydrogel (Matrigel) or contains less than 2% by volume, organoids can be well formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트(10)는 웰 플레이트(100)를 지지하는 대용량 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터(200)를 포함한다. 여기서, 대용량 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터(200)라 함은 HCS(High contents screening) 시스템에 안착되는 커넥터(200)를 의미하는 것으로, 구체적으로, 상기 커넥터(200)는 본 발명에서는 베이스(210)와 커버(220)를 의미할 수 있다.The cell culture plate 10 according to an embodiment of the present invention includes a large-capacity high-speed HCS (High contents screening) connector 200 supporting the well plate 100 . Here, the high-capacity and high-speed HCS (High contents screening) connector 200 refers to a connector 200 that is seated in the HCS (High contents screening) system. Specifically, the connector 200 is a base in the present invention. It may mean 210 and the cover 220 .

보다 구체적으로, 상기 대용량의 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터는, 웰 플레이트(100)의 하단과 서로 착탈 가능하도록 고정수단(140, 240)이 구비된 베이스(210)와 웰 플레이트(100)의 상부에 위치하여, 베이스(210)와 결합되는 커버(220)를 포함한다. 그리고, 상기 베이스(210)의 상단 및 웰 플레이트(100)의 하단은 서로 착탈 가능하도록 고정이 가능한 고정수단(140, 240)을 포함하는 것을 특징으로 한다.More specifically, the large-capacity and high-speed HCS (High contents screening) connector includes a base 210 and a well plate 100 provided with fixing means 140 and 240 so as to be detachable from the lower end of the well plate 100 . It is located on the upper portion, and includes a cover 220 coupled to the base (210). And, the upper end of the base 210 and the lower end of the well plate 100 are characterized in that they include fixing means (140, 240) that can be fixed to each other to be detachable.

이때, 상기 베이스는, 웰 플레이트(100)를 지지하기 위한 철(凸)부(240)를 포함하며, 상기 웰 플레이트(100)는 베이스(210)의 철부(240)에 대향되는 요(凹)부(140)를 포함할 수 있다. 상기 고정수단에 의해서 웰 플레이트(100)가 고정되어 스크리닝시 이미지가 균일하게 촬영될 수 있다. At this time, the base includes a convex portion 240 for supporting the well plate 100 , and the well plate 100 has a concave portion opposite to the convex portion 240 of the base 210 . A unit 140 may be included. The well plate 100 is fixed by the fixing means so that an image can be uniformly taken during screening.

상기 베이스는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리에테르이미드 소재로 이루어질 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.The base is polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, polyamide, polyester, polyvinyl chloride, polyurethane, polycarbonate, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene, polyetheretherketone or polyetherimide. It may be made of a material, but is not necessarily limited thereto.

상기 웰 플레이트는, 폴리디메틸실리콘, 고지방 변성 실리콘, 메틸클로로페닐 실리콘, 알킬변성실리콘, 메틸페닐실리콘, 실리콘폴리에스터, 또는 아미노변성실리콘 소재로 이루어질 수 있으나 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. The well plate may be made of polydimethyl silicone, high fat-modified silicone, methylchlorophenyl silicone, alkyl-modified silicone, methylphenyl silicon, silicone polyester, or amino-modified silicone material, but is not necessarily limited thereto.

보통 동물을 이용한 전임상 실험은 수개월이 걸린다. 그러나 본 발명은 앞서 언급한 하이드로 플레이트에서 배양한 하이드로 오가노이드를 이용하여 이 시간을 획기적으로 단축할 수 있다. 구체적으로, 하이드로 플레이트에서 배양한, 유전자 변이를 알고 있는 환자 유래 질병 오가노이드를 이용하여 환자 맞춤형으로 최적의 약물을 찾아 줄 수 있으며, 기간은 2-3 주 밖에 걸리지 않는다. Preclinical trials using animals usually take several months. However, in the present invention, this time can be dramatically shortened by using the hydroorganoids cultured in the aforementioned hydroplate. Specifically, it is possible to find the optimal drug for a patient by using a patient-derived disease organoid with known genetic mutation, cultured in a hydro plate, and it takes only 2-3 weeks.

예를 들면, 대장암의 경우 대장 타입 별로 사용하는 약물이 다르다. 일반적인 타입의 경우, 5-FU, 옥살리플라틴(Oxaliplatin) 등 단일 치료제를 적용하는 경우도 있고, FOLFOX(Irinocan+cetubximeb)와 같은 합성약물을 처리하기도 한다. 앞서 설명한 변이인 MSI 타입의 경우, Xelox(Capecitabine + Oxaliplatin)를, 그리고 KRAS 변이의 경우, RO5126766; IDF-11774; 및 azd3965를 이용한다. For example, in the case of colorectal cancer, drugs used for each type of colon are different. For the general type, a single treatment such as 5-FU or Oxaliplatin may be applied, or a synthetic drug such as FOLFOX (Irinocan + cetubximeb) may be used. For the MSI type mutation described above, Xelox (Capecitabine + Oxaliplatin), and for the KRAS mutation, RO5126766; IDF-11774; and azd3965.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 각 대장암 조직의 RNA 발현을 시퀀싱을 통해 유전자 수준(genomic level)에서 분석한 후, 이를 바탕으로 발견된 돌연변이들을 분류하여 돌연변이를 바탕으로 오가노이드화 된 대장암 오가노이드에 처리할 후보 약물군들을 빠른 기간에 정확하게 결정할 수 있었다. 또한 대장암 오가노이드에 실제 이러한 후보 약물들을 처리하여 어떠한 약물이 가장 효과가 좋은지 판단할 수 있었다. In one embodiment according to the present invention, after analyzing the RNA expression of each colorectal cancer tissue at the genomic level through sequencing, the mutations found based on this are classified and organoidized colorectal cancer based on the mutation. Candidate drug groups to be treated on organoids could be accurately determined in a short period of time. In addition, it was possible to determine which drug was the most effective by actually treating these candidate drugs for colorectal cancer organoids.

본 발명의 오가노이드 제조방법은 매트리젤 사용을 최소화할 수 있기에 경제적이다. 또한 본 발명에 따른 오가노이드 제조방법은 질병 오가노이드를 대량 생산하는 효과를 제공한다. The organoid manufacturing method of the present invention is economical because it can minimize the use of Matrigel. In addition, the method for producing organoids according to the present invention provides the effect of mass-producing diseased organoids.

본 발명을 통하여, 대용량 약물 스크리닝 진행 시, 기존과 달리 서로 비교가능한 균일한 사이즈로 오가노이드가 형성되기 때문에, 약물의 효과 및 정량적 분석이 가능해진다. 이를 통해, 각 변형 유전자 특이에 적합한 약물을 선택해 낼 수 있고, 좀 더 효과적인 약물 치료가 가능하다.Through the present invention, when large-capacity drug screening is performed, organoids are formed in a uniform size that is comparable to each other, unlike in the past, so that the effect and quantitative analysis of the drug are possible. Through this, it is possible to select a drug suitable for the specificity of each modified gene, and more effective drug treatment is possible.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트의 정면도이며, 도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 플레이트에 형성된 메인 웰을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실실예에 따른 세포배양 플레이트의 웰 플레이트, 베이스 및 커버를 보여주는 도면이다((a) 커버, (b) 베이스, (c) 마이크로 플레이트 및 베이스의 고정수단).
도 4는 실시예 1 및 비교예 1의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 도면이다((a) 실시예 1, (b) 비교예 1).
도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 매트리젤을 2 부피%로 포함한 것과 매트리젤을 사용하지 않은 오가노이드 배양 결과이고, (b)는 면역형광염색 결과이다.
도 6(a)는 실시예 1의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 사진이며, 도 6(b)는 실시예 1에서 배양한 오가노이드의 면적을 나타내는 그래프이다.
도 7(a)는 비교예 1의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 사진이고, 도 7(b) 는 비교예 1에서 배양한 오가노이드의 면적을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대장암 세포를 14일 간 배양하였을 때의 이미징 결과(왼쪽)와 오가노이드 크기 분포(오른쪽)를 보여준다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대장암 세포를 14일간 배양한 오가노이드 염색 이미지(왼쪽) 및 오가노이드 생존율(오른쪽)을 보여준다.
도 10은 실시예 1 내지 3의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 사진과 그래프이다(100 cell/well-실시예 1, 200 cell/well-실시예 2, 300 cell/well-실시예 3).
도 11은 하이드로 오가노이드 배양 플레이트를 이용한 플랫폼 개발 모식도이다. (a) 오가노이드 배양을위한 U 자형 마이크로 웰 스트립 플랫폼 설계 (하이드로 플레이트). 왼쪽 상단; 단일 U 자형 마이크로 웰 스트립의 상단 및 측면도, 오른쪽 상단; U 자형 마이크로 웰 스트립 용 96 웰 플레이트. 스케일 바, 9mm. 바닥; 스트립의 마이크로 웰에 오가노이드 형성의 시간 과정 도식. 스트립의 단일 U 자형 웰은 9 개의 마이크로 웰로 구성되며 스트립은 96 웰 플레이트에 삽입될 수 있다. 스케일 바, 9mm. (b) 오가노이드 생성의 흐름도. (cd) 플랫폼 유래 오가노이드를 보여주는 대표적인 명시야 이미지(Matrigel Org; Matrigel-embedded organoid, Hydro Org; Hydrogel-based organoid). 스케일 바, (c)는 200μm, (d)는 500μm. (e) 하이드로 오가노이드에서 KRT20, F-액틴, 뮤신 2, 크로모그라닌 A, 리소자임 , E- 캐드헤린 및 β-카테닌의 발현을 보여주는 대표적인 면역 형광 이미지 . 하부 패널은 상부 패널의 삽입물에 대한 큰 확대 이미지, 핵 카운터 염색 (파란색); 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), 스케일 바, 상단은 100μm, 하단은 50μm.
도 12는 본 발명의 하이드로 플레이트에서 일관되고 표준화된 오가노이드 생성을 보여주는 데이터이다. (a) 오가노이드 생성의 개략도. 1 차 오가노이드는 전통적인 매트리젤 돔에 있는 환자 유래 대장 암 조직에서 확립되었다. 오가노이드는 단일 세포로 해리되고 각각 매트리젤, 100 % 또는 2 %를 포함하는 배양 배지에서 매트리젤 내장 또는 하이드로겔 플랫폼에서 생성되었다. (b, c) (b) 매트리젤 및 (c) Hydro 배양 플랫폼에서 생성된 오가노이드의 시간 경과 이미지. 스케일 바, 100μm. 플랫폼에서 파생된 오가노이드의 개별 형태 (상단 패널) 및 해당 그림 (하단 패널). Matrigel Org; Matrigel-embedded organoid, Hydro Org; Hydrogel-based organoid. (d) 직경 분포에 대한 정량적 측정 및 (e) 생성된 오가노이드의 평균 면적 (평균 ± sdm, n = 9). (f) 대표적인 형광 현미경 이미지 및 (g) 생성된 오가노이드의 생존력. 오가노이드는 각 플랫폼에 플레이팅된 후 7 일 및 14 일에 라이브/ 데드 분석 염료로 염색되었다. 오가노이드 당 살아있는 세포와 죽은 세포의 상대적 비율이 분석되었다. (평균 ± SEM, n = 6 ).  스케일 바, 200μm.
도 13은 하이드로-오가노이드에서 세포 내 구성의 특성을 보여주는 것이다. (a) KRT20, 크로모그라닌 A, LGR5, β-카테닌 , CD44, 뮤신 2, 리소자임 및 F-액틴에 대한 전체 마운트 공 초점 이미지 . 스케일 바, MO의 경우 50μm, HO의 경우 100μm. (b-c) 각 플랫폼 유래 오가노이드에서 암 줄기 세포 하위 집합에 대한 정량화.  (b) 표시된 오가노이드에서 대표적인 암 줄기세포 마커의 발현을 보여주는 히스토그램 플롯. (c) 표시된 오가노이드에서 CD44 + EpCAM + CD166 + CD133 + LGR5 + 세포에 대한 대표적인 밀도 플롯 게이팅. 빨간 상자; 오가노이드 당 각 하위 집합의 상대적인 총 백분율. (d) 각 오가노이드에서 ki67 (증식 마커), LGR5, β- 카테닌 (줄기세포 마커), Sox9, Chromogranin A 및 Villin (분화 마커)의 상대적 발현 수준 . 메트리젤 오가노이드 (MO, n = 3)와 비교한 하이드로 오가노이드 (HO , n = 3) 에서 각 표시된 유전자의 폴드 발현은 RQ-PCR에 의해 결정되었다 (3 회 실험, * p < 0.05, ns , p> 0.05). .
도 14는 전임상 약물 스크리닝 모델로서 환자 유래 하이드로 오가노이드의 평가 방법을 나타낸 것이다. (a) 실험 워크 플로의 계획. (b) 1 차 CRC 요법에 대한 IC50 값 과 함께 용량-반응 곡선. 확립된 하이드로 오가노이드를 비히클 (DMSO), 독시플루리딘(Doxifluridine) , 옥살리플라틴(Oxaliplatin) 또는 독시플루리딘과 옥살리플라틴의 조합으로 6 일 동안, 2일에 한번씩 총 3번 약물을 처리하고 약물 반응에 대한 CCK8 분석으로 측정하였다 (평균 ± sem ). (c) 약물 처리된 하이드로 오가노이드에서 ki67 (증식 마커) 및 caspase 3 (아폽토시스 마커)의 상대적 발현 수준. RQ-PCR에 의해 결정된 바와 같이 DMSO- 처리 그룹의 수준에 대한 지시 된 약물-처리 그룹에서의 발현의 배수 변화가 표시됨 PCR (mean ± s.d.m. n.s. P>0.05, * P<0.05, ** P<0.01, *** P<=0.001). (d-f) XELOX 조합 (Capecitabine + Oxaliplatin) 에 대한 전임상 근거 요약. (d) 옥살리플라틴 또는 XELOX 조합으로 처리된 하이드로 오가노이드의 대표적인 명시야 이미지. 스케일 바, 500μm ( e) 카페시타빈(capecitabine) 과 옥살리플라틴 (XELOX) 의 병용 효과 . 각 조건에서 표시된 농도에 대해 반응률 개선 비율을 분석하였다(평균 ± s.d.m.).  (f) 기존 동물 실험 모델을 대체하기 위하여, 실제 동물 실험에서 측정되었던 TP(thymidine phosphorylase) 발현도를 똑같이 하이드로 오가노이드에서 측정하여 얼마나 유사한지 확인하였다. 이는 옥살리플라틴을 처리 할 시, 더 많은 TP가 오가노이드 대장암에서 발현되며, 이는 좀 더 많은 독시플루리딘을 5-FU로 치환시켜 혼합 약물의 효과를 극대화 할 수 있다. 따라서 옥살리플라틴- 처리된 하이드로 오가노이드 에서 TP(thymidine phosphorylase) 발현은 효소 결합 면역 흡착 분석에 의해 측정되었으며, 인간 TP에 특이적인 단일 클론 항체를 사용하였다 (평균 ± sdm . ns . P > 0.05, * P <0.05, ** P <0.01, *** P <= 0.001).   
도 15는 환자 유래 매트리젤 오가노이드와 비교한 환자 유래 하이드로 오가노이드의 차별화된 약물 민감도이다. ( a) 실험의 개략도. 하나의 모 오가노이드로부터 확립된 매트리젤 또는 하이드로 오가노이드를 비히클 (DMSO), 독시플루리딘 , 옥살리플라틴 또는 독시플루리딘과 옥살리플라틴의 조합으로 격일 로 6 일 동안 처리했다. (bc) 표시된 조건 하에서 (b) 매트리젤 또는 (c) 하이드로 오가노이드의 대표적인 라이브/ 데드 이미지. 오가노이드는 약물 치료 후 6 일에 라이브 / 데드 분석 염료로 염색되었다다. 스케일 바, MO의 경우 500μm, HO의 경우 250μm. (d-f) 각 플랫폼 유래 오가노이드에서 병용 요법 (Doxifluridine + Oxaliplatin)에 대한 약물 감도 및 재현성의 비교 분석. 약물 반응에 대해 CCK8 분석을 사용하여 3 개의 독립적 인 실험 배치를 분석하였다. 병용 요법으로 치료 6 일 후 (d) 매트리젤 또는 (e) 하이드로 오가노이드의 상대적 용량-반응 곡선 (평균 ± sdm .). (f) 실험 당 IC 50 값을 보여주는 그래프. 실험 당 상대적인 폴드 차이는 약물 반응의 재현성을 나타낸다. (IC50 값은 삼중으로 분석된 각 조건의 평균 ± SD임) .  
도 16은 환자 유래 하이드로 및 매트리젤 오가노이드의 전사체 비교 결과이다. (a) 정규화 된 값 (log2 기반)에 대해 Z- 점수를 사용하는 계층적 클러스터링을 위한 히트 맵. fc≥ & p <0.05를 만족하는 유전자 892 개. HO; 하이드로 오가노이드, MO; 매트리젤 오가노이드. (b) MDS (Multidimensional Scaling) 플롯. (c) 피어슨 계수. (d) 매트리젤 오가노이드와 비교한 하이드로 오가노이드의 총 상향 또는 하향 유전자 수 (fc≥ & p <0.05) (e-f) 매트리젤 또는 하이드로 오가노이드에서 차별적으로 발현된 유전자의 상위 15 개 농축 GO 용어. (G- I ) 매트리젤 또는 하이드로 오가 노이드에서 차별적으로 발현된 유전자, ECM 수용체 상호 작용, 부착 접합부 및 기저 전사 인자 유전자 세트의 유전자 세트 농축 분석. y 축은 농축 스코어(enrichment score, ES) 를 나타내고 x 축에는 유전자 세트로 표시되는 유전자 (수직 검은색 선)이다.  녹색 선은 ES와 유전자의 지점을 연결한다. 
1 (a) is a front view of the cell culture plate according to an embodiment of the present invention, Figure 1 (b) is a cross-sectional view of the cell culture plate according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing in detail the main well formed in the cell culture plate according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a well plate, a base, and a cover of a cell culture plate according to an embodiment of the present invention ((a) cover, (b) base, (c) fixing means for microplate and base).
4 is a view showing the high-speed mass imaging results of Example 1 and Comparative Example 1 ((a) Example 1, (b) Comparative Example 1).
Figure 5 (a) is the result of organoid culture containing 2% by volume of Matrigel and not using Matrigel according to an embodiment of the present invention, (b) is the result of immunofluorescence staining.
Figure 6 (a) is a photograph showing the high-speed mass imaging results of Example 1, Figure 6 (b) is a graph showing the area of the organoid cultured in Example 1.
FIG. 7(a) is a photograph showing the results of high-speed mass imaging of Comparative Example 1, and FIG. 7(b) is a graph showing the area of the organoids cultured in Comparative Example 1. Referring to FIG.
8 shows imaging results (left) and organoid size distribution (right) when colon cancer cells according to an embodiment of the present invention are cultured for 14 days.
9 shows an organoid staining image (left) and organoid survival rate (right) in which colon cancer cells were cultured for 14 days according to an embodiment of the present invention.
10 is a photograph and graph showing the high-speed mass imaging results of Examples 1 to 3 (100 cells/well-Example 1, 200 cells/well-Example 2, 300 cells/well-Example 3).
11 is a schematic diagram of platform development using a hydroorganoid culture plate . (a) U-shaped micro-well strip platform design for organoid culture (hydro plate). upper left; Top and side views of a single U-shaped microwell strip, top right; 96-well plate for U-shaped microwell strips. Scale bar, 9 mm. floor; Time course schematic of organoid formation in microwells of the strip. A single U-well of the strip consists of 9 microwells and the strip can be inserted into a 96 well plate. Scale bar, 9 mm. (b) Flowchart of organoid generation. (cd) Representative brightfield images showing platform-derived organoids (Matrigel Org; Matrigel-embedded organoid, Hydro Org; Hydrogel-based organoid). Scale bar, (c) 200 μm, (d) 500 μm. (e) Representative immunofluorescence images showing the expression of KRT20, F-actin, mucin 2, chromogranin A, lysozyme, E-cadherin and β-catenin in hydroorganoids. Lower panel is a large magnified image of the inset of the upper panel, nuclear counter staining (blue); 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), scale bar, top 100 μm, bottom 50 μm.
12 is data showing consistent and standardized organoid production in hydroplates of the present invention. (a) Schematic diagram of organoid generation. Primary organoids have been established from patient-derived colorectal cancer tissues in traditional Matrigel domes. Organoids were dissociated into single cells and generated on Matrigel gut or hydrogel platforms in culture media containing Matrigel, 100% or 2%, respectively. (b, c) Time-lapse images of organoids generated in (b) Matrigel and (c) Hydro culture platform. Scale bar, 100 μm. Individual morphologies of platform-derived organoids (top panel) and corresponding figures (bottom panel). Matrigel Org; Matrigel-embedded organoid, Hydro Org; Hydrogel-based organoid. (d) Quantitative measurements of diameter distribution and (e) mean area of organoids generated (mean ± sdm, n = 9). (f) Representative fluorescence microscopy images and (g) viability of the generated organoids. Organoids were stained with live/dead assay dyes 7 and 14 days after plating on each platform. The relative proportions of live and dead cells per organoid were analyzed. (mean ± SEM, n = 6). Scale bar, 200 μm.
13 shows the characterization of intracellular composition in hydro-organoids. (a) Whole mount confocal images for KRT20, chromogranin A, LGR5, β-catenin, CD44, mucin 2, lysozyme and F-actin. Scale bar, 50 μm for MO, 100 μm for HO. (bc) Quantification of cancer stem cell subsets in each platform-derived organoid. (b) Histogram plots showing expression of representative cancer stem cell markers in the indicated organoids. (c) Representative density plot gating for CD44 + EpCAM + CD166 + CD133 + LGR5 + cells in the indicated organoids. red box; The relative total percentage of each subset per organoid. (d) Relative expression levels of ki67 (proliferative marker), LGR5, β-catenin (stem cell marker), Sox9, Chromogranin A and Villin (differentiation marker) in each organoid. The fold expression of each indicated gene in hydroorganoids (HO, n = 3) compared to Matrigel organoids (MO, n = 3) was determined by RQ-PCR (3 experiments, * p < 0.05, ns , p > 0.05). .
14 shows a method for evaluating patient-derived hydroorganoids as a preclinical drug screening model. (a) Scheme of the experimental workflow. (b) Dose-response curves with IC 50 values for first-line CRC therapy. The established hydroorganoids were treated with a vehicle (DMSO), doxifluridine, oxaliplatin, or a combination of doxyfluridine and oxaliplatin for 6 days, once every 2 days, a total of 3 times, and drug reaction was measured by CCK8 analysis (mean ± sem). (c) Relative expression levels of ki67 (proliferative marker) and caspase 3 (apoptotic marker) in drug-treated hydroorganoids. Fold changes in expression in the indicated drug-treated groups relative to the levels in DMSO-treated groups as determined by RQ-PCR are shown PCR (mean ± sdmns P >0.05, * P <0.05, ** P <0.01, *** P <=0.001). (df) Summary of preclinical evidence for the XELOX combination (Capecitabine + Oxaliplatin). (d) Representative brightfield images of hydroorganoids treated with oxaliplatin or XELOX combination. Scale bar, 500 μm (e) The combined effect of capecitabine and oxaliplatin (XELOX). Response rate improvement rates were analyzed for the indicated concentrations in each condition (mean ± sdm). (f) To replace the existing animal test model, the expression level of TP (thymidine phosphorylase) measured in an actual animal experiment was also measured in the hydroorganoid to confirm how similar it was. This means that when oxaliplatin is treated, more TP is expressed in organoid colorectal cancer, which can maximize the effect of the combined drug by replacing more doxyfluridine with 5-FU. Therefore, thymidine phosphorylase (TP) expression in oxaliplatin-treated hydroorganoids was measured by enzyme-linked immunosorbent assay, and a monoclonal antibody specific for human TP was used (mean ± sdm. ns. P > 0.05, * P). <0.05, ** P <0.01, *** P <= 0.001).
15 is the differentiated drug sensitivity of patient-derived hydroorganoids compared to patient-derived Matrigel organoids. ( a) Schematic diagram of the experiment. Matrigel or hydroorganoids established from one parent organoid were treated with vehicle (DMSO), doxyfluridine, oxaliplatin or a combination of doxyfluridine and oxaliplatin every other day for 6 days. (bc) Representative live/dead images of (b) Matrigel or (c) hydroorganoids under the indicated conditions. Organoids were stained with live/dead assay dye on day 6 after drug treatment. Scale bar, 500 μm for MO, 250 μm for HO. (df) Comparative analysis of drug sensitivity and reproducibility for combination therapy (Doxifluridine + Oxaliplatin) in organoids from each platform. Three independent experimental batches were analyzed using CCK8 assay for drug response. Relative dose-response curves (mean ± sdm.) of (d) Matrigel or (e) hydroorganoids after 6 days of treatment with combination therapy. (f) Graph showing IC 50 values per experiment. Relative fold differences per experiment indicate reproducibility of drug response. (IC50 values are mean ± SD of each condition analyzed in triplicate).
16 is a comparison result of transcripts of patient-derived hydro and Matrigel organoids. (a) Heat map for hierarchical clustering using Z-scores for normalized values (log2-based). 892 genes satisfying fc≥&p<0.05. HO; hydroorganoids, MO; Matrigel Organoids. (b) Multidimensional Scaling (MDS) plot. (c) Pearson's coefficient. (d) Total number of upstream or downstream genes in hydroorganoids compared to Matrigel organoids (fc≥ & p <0.05) (ef) Top 15 enriched GO terms of genes differentially expressed in Matrigel or hydroorganoids . (G-I) Gene set enrichment analysis of differentially expressed genes, ECM receptor interactions, adhesion junctions, and basal transcription factor gene sets in Matrigel or hydroorganoids. The y-axis represents the enrichment score (ES) and the x-axis is the gene represented by the gene set (vertical black line). The green line connects the point of the ES and gene.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention can apply various transformations and can have various embodiments. Hereinafter, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

[실시예][Example]

실험 방법experimental method

1: 오가노이드 제조1: Organoid Preparation

대장암 오가노이드를 플레이트에서 피펫팅으로 배양배지 1ml 과 함께 15ml 튜브에 넣고, 2000rpm에서 3분간 원심분리 후 상등액을 제거한 다음, PBS 세척 과정을 한번 진행하고 똑같이 2000rpm에 3분간 원심분리 하였다. 이후, acuutase로 7분간 처리를 하여 단일세포로 완전하게 분리시켰다. 이 단일세포를 세포배양 플레이트의 서브 웰에 약 100 cells/well씩 시딩 하였으며, 총 14일 동안 배양하여 오가노이드를 제조하였다. 이때, 배양액은 DMEM/F12 기반의 배양액이며, 해당 배양액 안에는 B27, N2, GlutaMAX, penicillin streptomycin, Nictoiamide, N-acetyl, gastrin, A-83-01, EGF, noggin, R-spondin1, WNT3A 들어가며, 배양 조건은 매트리젤을 함유하지 않거나 또는 2 부피% 함유한 조건에서 오가노이드를 제조하였다.Colorectal cancer organoids were placed in a 15ml tube with 1ml of culture medium by pipetting from the plate, centrifuged at 2000rpm for 3 minutes, and then the supernatant was removed, followed by a PBS washing process once and centrifuged at 2000rpm for 3 minutes. Thereafter, the cells were completely separated into single cells by treatment with acuutase for 7 minutes. The single cells were seeded at about 100 cells/well in sub-wells of the cell culture plate, and cultured for a total of 14 days to prepare organoids. At this time, the culture medium is a DMEM/F12-based culture medium, and B27, N2, GlutaMAX, penicillin streptomycin, Nictoiamide, N-acetyl, gastrin, A-83-01, EGF, noggin, R-spondin1, WNT3A enter the culture medium, and culture As for the conditions, organoids were prepared under conditions that did not contain Matrigel or contained 2% by volume.

오가노이드 확립 (표 1) 및 생물학적 분석에 사용된 모든 샘플은 연세대학교 세브란스 병원 (IRB # 0000-0003-0180-8565)에서 얻었다. 이 연구는 두 기관의 윤리위원회의 승인을 받았다. 내시경 생검 또는 수술로 절제된 표본에서 정상(healthy) 및 신생물(neoplasm) 대장 조직(colonic tissue)을 얻었다. 인체 조직은 조직 샘플과 함께 K-RAS, N-RAS, MSI(microsatellite instability), MSS(microsatellite stable) 등의 유전자 변이 여부 정보도 같이 확보하였다. All samples used for organoid establishment (Table 1) and biological analysis were obtained from Yonsei University Severance Hospital (IRB # 0000-0003-0180-8565). This study was approved by the ethics committees of both institutions. Healthy and neoplasmic colonic tissues were obtained from endoscopic biopsy or surgically excised specimens. For human tissue, information on whether or not genetic mutations such as K-RAS, N-RAS, MSI (microsatellite instability), and MSS (microsatellite stable) were obtained along with tissue samples.

[표 1][Table 1]

Figure 112020127385350-pat00001
Figure 112020127385350-pat00001

2: 하이드로 플레이트 준비 및 HO 배양2: Hydro plate preparation and HO incubation

실리콘 기반 소재 (LUMISIL886, Barkers)로 만들어진 본 발명의 하이드로 플레이트는 Lee & Lee Hightech (한국 부천)에서 제조되었다. 멸균 및 기포 제거 후, 하이드로 플레이트를 PBS (A9418, Sigma Aldrich) 중 10 % BSA로 12 시간 동안 사전 코팅하여 서브웰 바닥의 낮은 부착을 개선했다. 마지막으로, 효소로 해리된 단일세포 를 2 % 매트리젤을 포함하는 완전 배양 배지로 서브 웰당 100 개 세포 의 밀도로 접종 하여 현탁 배양을 가능하게 했다.The hydro plate of the present invention made of a silicone-based material (LUMISIL886, Barkers) was manufactured by Lee & Lee Hightech (Bucheon, Korea). After sterilization and defoaming, hydroplates were pre-coated with 10% BSA in PBS (A9418, Sigma Aldrich) for 12 h to improve low adhesion at the bottom of the subwells. Finally, enzymatically dissociated single cells were inoculated with a complete culture medium containing 2% Matrigel at a density of 100 cells per sub-well to enable suspension culture.

3: 오가노이드 크기 및 개수 측정3: Determination of organoid size and number

오가노이드의 크기 분석은 Image J 프로그램을 이용하였다. 구체적으로 위상 이미지에서 관심 영역을 선택하고 Image J 프로그램으로 역가(threshold)를 적용하여 필요 없는 부분은 흰색으로 덮어쓰고 제대로 그려지지 않은 부분은 검은색으로 채운다. 외곽을 이용하여 검은색으로 채워진 역가가 적용된 면적을 구하였다. The size of the organoids was analyzed using the Image J program. Specifically, by selecting a region of interest in the phase image and applying a threshold with the Image J program, the unnecessary areas are overwritten with white and the areas not drawn properly are filled with black. The area to which the titer filled in black was applied was obtained using the outline.

4: 약물 스크리닝4: Drug screening

오가노이드는 매트리젤에서 수확하고 TrypLE (ROCKi로 보충됨) 및 기계적 분산을 사용하여 단일 세포로 해리되었다. 세포 현탁액을 2 % Matrigel / 98 % 완전 배지에 재현탁시켰다. 96웰 하이드로 플레이트의 웰당 100 개의 세포를 시딩하고 7 일 동안 성장시켰다. 독시플루리딘(Doxifluridine) (S2045, Selleckchem), 옥살리플라틴(Oxaliplatin) (S1224, Selleckchem) 및 XELOX (Doxifluridine과 Oxaliplatin의 조합) 또는 비히클 (DMSO) 대조군의 농도 희석 시리즈를 2 일 마다 오가노이드 배양에 적용했다. 오가 노이드의 약물 반응을 분석하기 위해 CCK-8 분석 (CK04, Dojindo) 및 라이브 / 데드 염색 (L3224, Invitrogen)을 사용하여 처리 6 일 후 제조업체의 지침에 따라 세포 생존력을 분석했다. 데이터 분석 및 IC50 값 결정은 GraphPad Prism (버전 8.0.1)으로 수행되었다.Organoids were harvested from Matrigel and dissociated into single cells using TrypLE (supplemented with ROCKi) and mechanical dispersion. The cell suspension was resuspended in 2% Matrigel/98% complete medium. 100 cells per well of a 96-well hydro plate were seeded and grown for 7 days. A series of concentration dilutions of Doxifluridine (S2045, Selleckchem), Oxaliplatin (S1224, Selleckchem) and XELOX (a combination of Doxifluridine and Oxaliplatin) or vehicle (DMSO) control were applied to the organoid cultures every 2 days. did. To analyze the drug response of organoids, CCK-8 assay (CK04, Dojindo) and live/dead staining (L3224, Invitrogen) were used to analyze cell viability after 6 days of treatment according to the manufacturer's instructions. Data analysis and IC50 value determination was performed with GraphPad Prism (version 8.0.1).

 5: 생존력(Viability) 분석(라이브 / 데드 염색 및 CCK-8 분석)  5: Viability analysis (live/dead staining and CCK-8 analysis)

라이브/ 데드 염색을 위해, 오가노이드를 50 mM calcein-AM 및 25 mg / mL EthD-1(ethidium homodimer-1; Molecular Probes, USA)와 함께 40 분 동안 37℃에서 배양하고 그 다음 공초점 현미경(Olympus, Japan)으로 이미지화했다. Calcein-AM (녹색, 살아있는 세포용) 또는 EthD-1 (빨간색, 죽은 세포용) 신호를 ImageJ 소프트웨어 (NIH, Bethesda)로 정량화했다(NIH, Bethesda, MD, USA). 또한 WST tetrazolium salt 방법 (CCK-8, CK04, Dojindo)을 이용하여 오가노이드의 생존율을 정량적으로 분석하였다. 약물 처리 후 표시된 시점에서 CCK-8 기질 용액에 의한 반응은 마이크로 플레이트 리더 (Thermo Fisher, USA)를 사용하여 450nm에서 측정되었고 용량-반응 곡선으로 나타내었다.For live/dead staining, organoids were incubated with 50 mM calcein-AM and 25 mg/mL EthD-1 (ethidium homodimer-1; Molecular Probes, USA) at 37 °C for 40 min and then under confocal microscopy ( Olympus, Japan). Calcein-AM (green, for live cells) or EthD-1 (red, for dead cells) signals were quantified with ImageJ software (NIH, Bethesda) (NIH, Bethesda, MD, USA). In addition, the survival rate of organoids was quantitatively analyzed using the WST tetrazolium salt method (CCK-8, CK04, Dojindo). The response by the CCK-8 substrate solution at the indicated time points after drug treatment was measured at 450 nm using a microplate reader (Thermo Fisher, USA) and presented as a dose-response curve.

 

6: 면역형광 염색 및 유세포 분석6: Immunofluorescence staining and flow cytometry

면역형광염색을 통하여 오가노이드의 줄기세포인 LGR5를 염색하여 확인하였다. 먼저 본발명에 따른 표준형 오가노이드를 4% 파라포름알데히드 용액에서 상온에 1시간 보관 후 PBS로 염색하였다. 그 후, 15% 수크로스에서 하루, 30% 수크로스에서 하루를 냉장보관 후, 액체질소를 이용하여 동결 블럭(cryo-block)을 만들었다. 만들어진 동결 블럭을 이용해, 10um 두께로 섹션을 진행, 잘린 단면을 슬라이드 글래스에 붙였다. tritonX 0.1%를 10분간 처리 후 PBS로 2번 세척하였다. 3% BSA로 1시간동안 상온에서 보관 후, 2번의 PBS 워싱 후에 LGR5 면역염색을 실시하였다. 이후, 마운팅 용액을 넣어 형광 현미경으로 측정하였다.It was confirmed by staining LGR5, an organoid stem cell, through immunofluorescence staining. First, standard organoids according to the present invention were stored in 4% paraformaldehyde solution at room temperature for 1 hour and then stained with PBS. Then, after refrigeration for one day in 15% sucrose and one day in 30% sucrose, a cryo-block was made using liquid nitrogen. Using the frozen block made, the section was processed to a thickness of 10 μm, and the cut section was attached to a slide glass. After treatment with tritonX 0.1% for 10 minutes, it was washed twice with PBS. After storage at room temperature for 1 hour with 3% BSA, LGR5 immunostaining was performed after washing with PBS twice. Thereafter, the mounting solution was added and measured with a fluorescence microscope.

도 9의 경우, 배양된 표준형 오가노이드를 꺼내어, Live/Dead 형광 염색을 진행한다. 형광염색의 경우, Calcein 1mM은 1ml 당 2ul, EtdH-1 2mM은 1ml당 1ul로 30-60분 인큐베이터에 보관 후, 형광현미경으로 측정하도록 한다.In the case of Figure 9, the cultured standard-type organoids are taken out, and Live/Dead fluorescence staining is performed. For fluorescence staining, Calcein 1mM is 2ul per 1ml, EtdH-1 2mM is 1ul per 1ml, stored in an incubator for 30-60 minutes, and then measured with a fluorescence microscope.

IF 염색을 위해, 오가노이드를 실온에서 30 분 동안 4 % 파라포름알데히드(PFA)에 고정하고, 투과화하고, 차단 용액(6 % BSA + 0.2 % Triton X-100 + 0.01 % Sodium Azide in PBS),으로 차단했다. 그 다음 1 차 항체 및 형광단이 결합된 2 차 항체 (표 2 )로 실온에서 48 시간 동안 염색했다. 핵은 DAPI (4,6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride, Invitrogen)로 대조 염색하고 이미지는 공초점 현미경 (Olympu s, Japan) 으로 얻었다.  전체 마운트 염색의 경우, 오가노이드를 PBST로 헹구고 클리어링 용액 (증류수 중 UREA 25 % + 수크로스 65 %)에 담가 RI 값을 조정하고 앞에서 설명한대로 항체로 염색했다. 유세포 분석을 위해, 효소로 해리된 단일 세포를 2 % FBS 및 ROCKi (HF 2-i 버퍼)를 포함하는 HBSS에 재현탁 하고, 형광단 결합 항체 (표 2)로 얼음 위에서 30 분 동안 라벨링하였다. 비특이적 라벨링을 식별하기 위해 적절히 매치된 이소타입(isotype) 컨트롤도 사용되었다. 7-AAD가 있는 HF 2-i 완충액에 재현탁한 후, FACSVerse 유세포 분석기 (BD Biosciences)를 사용하여 세포를 분석했습니다. FlowJo 소프트웨어 (Tree Star, Ashland, OR, USA)를 사용하여 데이터를 평가했다.For IF staining, organoids were fixed in 4% paraformaldehyde (PFA) for 30 min at room temperature, permeabilized, and blocking solution (6% BSA + 0.2% Triton X-100 + 0.01% Sodium Azide in PBS). , blocked by  . Then, it was stained with a primary antibody and a fluorophore-conjugated secondary antibody (Table 2) at room temperature for 48 hours. Nuclei were counterstained with DAPI (4,6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride, Invitrogen), and images were obtained with a confocal microscope (Olympu s, Japan). For whole mount staining, organoids were rinsed with PBST and immersed in a clearing solution (25% UREA in distilled water + 65% sucrose in distilled water) to adjust RI values and stained with antibodies as previously described. For flow cytometry, enzymatically dissociated single cells were resuspended in HBSS containing 2% FBS and ROCKi (HF2-i buffer) and labeled with a fluorophore-conjugated antibody (Table 2) on ice for 30 min. Appropriately matched isotype controls were also used to identify non-specific labeling. After resuspension in HF buffer with 7-AAD, cells were analyzed using a FACSVerse flow cytometer (BD Biosciences). Data were evaluated using FlowJo software (Tree Star, Ashland, OR, USA).

[표 2][Table 2]

Figure 112020127385350-pat00002
Figure 112020127385350-pat00002

7: ELISA7: ELISA

티미딘 포스포릴라제(thymidine phosphorylase) 단백질은 제조사의 지침에 따라 인간 TP ELISA 키트 (EKU07660, Biomatik)를 사용하여 측정되었다.   Thymidine phosphorylase protein was measured using a human TP ELISA kit (EKU07660, Biomatik) according to the manufacturer's instructions.

           

 8: RNA 준비, 정량적 RT-PCR 및 RNA-seq 분석  8: RNA preparation, quantitative RT-PCR and RNA-seq analysis

총 mRNA는 RNeasy Plus Mini Kits (Qiagen, Hilden, Germany)를 사용하여 오가노이드에서 분리되었고, 제조업체의 프로토콜에 따라 cDNA 키트 (4387406, Applied Biosystems)에서 RNA를 사용하여 역전사되었다. 그런 다음  표 3에 나열된 프라이머를 사용하여 Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems)로 정량 PCR을 수행하였다. 

Figure 112020127385350-pat00003
CT 값은,
Figure 112020127385350-pat00004
Figure 112020127385350-pat00005
Ct는 비히클 처리 오가노이드에 정규화 값으로 주어진, 하우스 키핑 유전자 GAPDH로 정규화되었고, 상대적 발현 값은 최종적으로 2(
Figure 112020127385350-pat00006
Figure 112020127385350-pat00007
C(T)) 방법을 사용하여 결정하였다. 전체 전사체 시퀀싱에 의한 유전자 발현 분석을 위해 TruSeq Stranded Total RNA Sample Preparation 가이드에 따라 오가노이드의 RNA 라이브러리를 준비했다. 정렬된 판독은 HTSeq-count를 사용하여 정량화되었다 (Anders et al., 2015). 차별적으로 발현된 유전자, 폴드 비율, p-값 및 오류 발견 비율은 각 피험자에 대한 edgeR 알고리즘에 의해 확인되었다. 강화된 KEGG 경로는 GSEA-P에 의해 확인되었다.Total mRNA was isolated from organoids using RNeasy Plus Mini Kits (Qiagen, Hilden, Germany) and reverse transcribed using RNA in a cDNA kit (4387406, Applied Biosystems) according to the manufacturer's protocol. Then, quantitative PCR was performed with Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems) using the primers listed in Table 3.
Figure 112020127385350-pat00003
The CT value is
Figure 112020127385350-pat00004
Figure 112020127385350-pat00005
Ct was normalized to the housekeeping gene GAPDH, given as the normalized value to vehicle-treated organoids, and the relative expression value was finally 2(
Figure 112020127385350-pat00006
Figure 112020127385350-pat00007
C(T)) method. For gene expression analysis by whole transcriptome sequencing, an RNA library of organoids was prepared according to the TruSeq Stranded Total RNA Sample Preparation guide. Aligned reads were quantified using HTSeq-count (Anders et al., 2015). Differentially expressed genes, fold rates, p-values and error detection rates were identified by the edgeR algorithm for each subject. The enhanced KEGG pathway was confirmed by GSEA-P.

[표 3][Table 3]

Figure 112020127385350-pat00008
Figure 112020127385350-pat00008

 9: 통계 분석  9: Statistical analysis

 모든 정량 데이터는 최소 3 회 이상의 독립적인 반복을 통해 평균 ± SEM으로 표시되며 각 실험의 샘플 크기 "n"은 각 그림의 범례에 표시된다. 통계 분석에서 모든 p 값은 Prism 7 Student 's t-test를 사용하여 일원 분산 분석에 의해 계산되었다 (NS : 중요하지 않은 차이,  *p <0.05, ** p <0.01 및 *** p <0.001).All quantitative data are presented as the mean ± SEM over at least 3 independent replicates and the sample size “n” for each experiment is indicated in the legend of each figure. In statistical analysis, all p-values were calculated by one-way ANOVA using Prism 7 Student's t-test (NS: insignificant difference,   *p <0.05,  ** p <0.01 and  *** p <0.001 ).

실시예 1.Example 1.

상기 실험방법 1에서 언급한 방법으로 오가노이드를 제조하였다. 매트리젤을 배양액에 2 부피% 함유한 조건(실시예 1-1)과 매트리젤을 넣지 않은 조건(실시예 1-2)에서 오가노이드를 제조하였다.Organoids were prepared by the method mentioned in Experimental Method 1 above. Organoids were prepared under conditions in which 2% by volume of Matrigel was contained in the culture medium (Example 1-1) and under conditions in which Matrigel was not added (Example 1-2).

실시예 2.Example 2.

세포를 서브 웰에 약 200 cells/well 에 시딩한 것을 제외하곤, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 세포를 배양하였다.Cells were cultured in the same manner as in Example 1-1, except that cells were seeded at about 200 cells/well in sub-wells.

실시예 3.Example 3.

세포를 서브 웰에 약 300 cells/well 에 시딩한 것을 제외하곤, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 세포를 배양하였다.Cells were cultured in the same manner as in Example 1-1, except that cells were seeded at about 300 cells/well in sub-wells.

<비교예><Comparative example>

비교예 1.Comparative Example 1.

기존에 널리 쓰이는 방식인 메트리젤 내부에 오가노이드를 배양하고, 고속대량 이미징을 진행하였다. 다만, 비교예에서는 통상적으로 사용하는 세포배양 플레이트인, 96 웰플레이트를 사용하였으며, 매트리젤 내에 세포를 시딩하여 오가노이드를 제작하였다.Organoids were cultured inside Matrigel, a method widely used in the past, and high-speed mass imaging was performed. However, in the comparative example, a 96-well plate, which is a commonly used cell culture plate, was used, and cells were seeded in Matrigel to prepare organoids.

<실험예><Experimental example>

실험예 1. 오가노이드 이미지 분석 Experimental Example 1. Organoid image analysis

실시예 1-1과 비교예 1에서 배양한 세포를 촬영 하였으며, 세포구의 크기를 비교하였다. 스페로이드를 자동화 플레이트 기기에서 이미징을 진행하며, 이때 자동으로 기기가 초점을 잡아 진행하도록 한다. 이미지의 크기 분석은 imageJ 라는 프로그램의 매크로 프로그램을 이용하여 진행하였다.The cells cultured in Example 1-1 and Comparative Example 1 were photographed, and the size of cell spheres was compared. The spheroid is imaged in an automated plate device, and at this time, the device automatically focuses and proceeds. Image size analysis was performed using a macro program called imageJ.

그리고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4는 실시예 1-1 및 비교예 1의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 도면이다((a) 실시예 1-1, (b) 비교예 1)And, the result is shown in FIG. 4 is a view showing the high-speed mass imaging results of Example 1-1 and Comparative Example 1 ((a) Example 1-1, (b) Comparative Example 1)

도 4를 참조하면, 실시예 1-1의 경우에는 본 발명의 세포배양 플레이트에 배양한 세포의 직경이 거의 균일한 것을 확인하였다. 구체적으로, 세포를 각각의 서브 웰에 평균 100 cell/well씩 시딩하였을 경우, 비교분석 가능한 균일한 오가노이드를 제작할 수 있었다. 이때, 오가노이드 크기에 대한 오차범위는 20 ㎛ 내외였다. 이를 통해 본 발명에 따른 오가노이드 배양 방법을 이용하면 표준 오가노이드 제조가 가능함을 알 수 있다. 4, in the case of Example 1-1, it was confirmed that the diameter of the cells cultured in the cell culture plate of the present invention was almost uniform. Specifically, when cells were seeded at an average of 100 cells/well in each sub-well, a uniform organoid that could be analyzed for comparison could be prepared. At this time, the error range for the organoid size was about 20 μm. Through this, it can be seen that standard organoid production is possible using the organoid culture method according to the present invention.

반면, 종래의 웰 플레이트를 사용한 비교예 1의 경우 세포구의 크기가 상이하게 형성됨을 확인할 수 있었다. 이는 하나의 매트레젤의 돔(dome) 형태 안에서 여러 개의 세포가 자라기 때문에 생성된 오가노이드 크기의 오차범위가 150 ㎛ 이상의 편차가 나타나고 겹쳐 자라기도 하여 균일한 고속대량 이미징 및 실험이 불가능하였다.On the other hand, in the case of Comparative Example 1 using a conventional well plate, it was confirmed that the cell spheres were formed differently in size. This is because multiple cells grow in the dome shape of one matregel, so the error range of the generated organoid size is 150 μm or more, and it overlaps, making it impossible to perform uniform high-speed mass imaging and experiments.

본 발명의 베이스 및 웰 플레이트가 서로 고정하기 위하여 각각 철(凸)부와 요(凹)부를 포함하는데, 상기 철부와 요부가 서로 결합되어 베이스가 웰 플레이트를 단단하게 고정할 수 있어, 웰 플레이트 내의 이미지를 균일하게 촬영할 수 있음을 보여준다.The base and the well plate of the present invention each include a convex part and a concave part to fix each other, and the convex part and the concave part are coupled to each other so that the base can firmly fix the well plate, It shows that images can be taken uniformly.

반면, 비교예 1에서 배양한 오가노이드의 크기 및 형상이 균일하지 않음을 볼 수 있다. 이는 플레이트 베이스가 없을 경우, 이미징의 초점편차가 커지기 때문에 이미지의 분석이 힘들어지는 것으로 보인다.On the other hand, it can be seen that the size and shape of the organoids cultured in Comparative Example 1 are not uniform. If there is no plate base, it seems that image analysis becomes difficult because the focal deviation of imaging increases.

또한 도 5(a) 보면, 매트리젤을 함유하지 않아도 본 발명의 세포배양 플레이트를 이용하면 오가노이드 형성이 잘 이루어짐을 확인하였다. In addition, referring to FIG. 5( a ), it was confirmed that organoid formation was well achieved when the cell culture plate of the present invention was used even without Matrigel.

도 5(b)는 배양한 오가노이드가 성공적으로 형성되었는지 확인하기 위하여 대장암 오가노이드의 형성에 가장 중요한 마커인 LGR5를 염색하여 발현정도 확인한 것이다. 또한 F-actin 염색을 진행하여 형성된 저농도 매트리젤 또는 메트리젤을 사용하지 않는 그룹의 대장암 오가노이드 안에 colon-specific structure가 존재를 확인하였다.Figure 5 (b) shows the expression level was confirmed by staining LGR5, which is the most important marker for the formation of colon cancer organoids, in order to confirm that the cultured organoids were successfully formed. In addition, it was confirmed that a colon-specific structure was present in the colon cancer organoids of the group not using the low concentration Matrigel or Matrigel formed by F-actin staining.

실험예 2. 오가노이드 제작Experimental Example 2. Organoid production

실시예 1-1과 비교예 1에서 배양한 세포를 고속대량 이미징하였다.The cells cultured in Example 1-1 and Comparative Example 1 were imaged at high speed.

실시예 1-1과 비교예 1에서 제조한 오가노이드는 자동화 플레이트 기기에서 이미징을 진행하였으며, 이때 자동으로 기기가 초점을 잡아 진행하도록 하였다. 이미지의 크기 분석은 imageJ 라는 프로그램의 매크로 프로그램을 이용하여 진행하였다.The organoids prepared in Example 1-1 and Comparative Example 1 were imaged in an automated plate device, and at this time, the device automatically focused and proceeded. Image size analysis was performed using a macro program called imageJ.

그리고, 그 결과를 도 6과 도 7에 나타내었다.And, the results are shown in FIGS. 6 and 7 .

도 6(a)는 실시예 1-1의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 사진이며, 도 6(b)는 실시예 1에서 일정 기간 동안 배양한 오가노이드의 면적을 나타내는 그래프이며, 도 7(a)는 비교예 1의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 사진이고, 도 7(b) 는 비교예 1에서 일정 기간 동안 배양한 오가노이드의 면적을 나타내는 그래프이다.Figure 6 (a) is a photograph showing the high-speed mass imaging result of Example 1-1, Figure 6 (b) is a graph showing the area of the organoid cultured for a certain period in Example 1, Figure 7 (a) is a photograph showing the result of high-speed mass imaging of Comparative Example 1, and FIG. 7(b) is a graph showing the area of the organoid cultured for a certain period in Comparative Example 1.

도 6을 참조하면, 실시예 1-1에서 제조한 오가노이드를 자동 이미지 할 경우에 이미징 높이가 균일하여 큰 오차 없이 이미징이 가능하고, 이로 인해 실제 면적을 측정하였을 때 오차범위가 매우 적은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , when the organoid prepared in Example 1-1 is automatically imaged, the imaging height is uniform and imaging is possible without a large error. can

특히, 본 발명의 세포배양 플레이트를 이용하여 오가노이드를 배양하는 경우, 오가노이드가 균일한 크기로 배양된다. 즉, 표준화가 가능하다. 표준화의 결과, 이미지 측정시 초점이 자동으로 잡히며 커넥터 구조에 의해서 측정 높이에 대한 편차를 최소화하게 되었다. 이에 따라, 스크리닝 이미지 측정시 편차가 20 ㎛ 내외로 아주 적게 나타난다. In particular, when culturing an organoid using the cell culture plate of the present invention, the organoid is cultured in a uniform size. That is, standardization is possible. As a result of standardization, the focus is automatically set when measuring the image, and the deviation of the measurement height is minimized by the connector structure. Accordingly, when measuring the screening image, the deviation is very small, around 20 μm.

도 7을 참조하면, 비교예 1의 경우, 오가노이드가 서로 겹치게 자라는 것을 확인할 수 있으며, 오가노이드의 크기와 분포 위치가 서로 달라 표준화가 불가능함을 알 수 있다. 그러므로 스크리닝 이미지 측정시 오차범위가 최대 150 ㎛로 내외로 크게 나타나고 있다.Referring to FIG. 7 , in the case of Comparative Example 1, it can be seen that the organoids grow to overlap each other, and it can be seen that standardization is impossible because the organoids have different sizes and distribution positions. Therefore, when measuring the screening image, the error range is up to 150 μm, which is large inside and outside.

이는 종래 방법으로 오가노이드를 배양하게 되면, 오가노이드가 메트리젤 내에서 랜덤으로 자라기 때문에, 원하는 오가노이드를 균일하게 배양하기 힘들며, 또한 측정 높이도 가변적이라서 오가노이드 스크리닝 이미징에 적용하기가 어려운 한계가 있음. 따라서 일정 기간 동안 배양된 오가노이드의 면적을 분석해보면 편차가 매우 크게 나타나는 것으로 판단된다.This is because when organoids are cultured in the conventional method, it is difficult to uniformly culture the desired organoids because the organoids grow randomly in Matrigel, and the measurement height is also variable, making it difficult to apply to organoid screening imaging. has exist. Therefore, when the area of the organoids cultured for a certain period is analyzed, it is judged that the deviation is very large.

도 8의 경우, 전체 만들어진 표준형 오가노이드에서, Image J 프로그램을 이용해 각각의 오가노이드의 지름을 측정하였다. 총 864개의 웰을 고속대량이미징을 진행하였고, 이를 ImageJ로 각각 분석을 하여 균일한 지름이 나오는 것을 확인하였다.In the case of FIG. 8 , the diameter of each organoid was measured using the Image J program in the standard organoids made entirely. A total of 864 wells were subjected to high-speed mass imaging, and it was confirmed that uniform diameters were obtained by analyzing each of them with ImageJ.

도 8은 실시예 1-1의 대장암 세포를 14일 간 배양하였을 때의 이미징 결과와 오가노이드 크기를 보여준다. 오가노이드 크기가 300-50 um로 균일하여 표준 오가노이드 제작이 가능함을 알 수 있다.8 shows the imaging results and organoid size when the colorectal cancer cells of Example 1-1 were cultured for 14 days. It can be seen that standard organoid production is possible because the organoid size is uniform at 300-50 um.

도 9는 실시예 1-1 및 1-2에 따른 오가노이드를 시간 경과에 따라 보여주는 이미지 사진(왼쪽)과 실시예 1-1에 따른 오가노이드 생존율이다(오른쪽). 도9의 경우, 배양된 오가노이드를 Live/Dead 염색을 진행하여, 실제 배양된 오가노이드가 얼마나 유지되는지 확인하였다. 먼저 배양된 표준형 오가노이드를 PBS로 세척한 후, accutase로 10분 가량 인큐베이션 진행한다. 후에 단일 세포로 조각내어, Live/Dead 시약인 Calcein과 EtdH-1를 인큐베이터에서 약 30-60분 가량 보관 후, 형광현미경으로 Live/Dead 를 각각 얼마만큼 존재하는지 확인한 것이다.9 is a photograph showing the organoids according to Examples 1-1 and 1-2 over time (left) and the organoid survival rate according to Example 1-1 (right). In the case of FIG. 9, Live/Dead staining of the cultured organoids was performed to confirm how much the cultured organoids were actually maintained. First, the cultured standard organoids are washed with PBS, and then incubated with accutase for about 10 minutes. After fragmenting into single cells, Calcein and EtdH-1, which are Live/Dead reagents, were stored in an incubator for about 30-60 minutes, and the amount of Live/Dead each was checked with a fluorescence microscope.

도 9를 통해 매트리젤이 없어도 오가노이드 형성이 매우 잘 일어남을 알 수 있으며, 14일 동안 배양하는 경우 오가노이드 생존율이 매우 높음을 알 수 있다.It can be seen from Figure 9 that even without Matrigel, organoid formation occurs very well, and when cultured for 14 days, it can be seen that the organoid survival rate is very high.

도 10은 실시예 1-1, 2, 및 3의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 사진으로, 도 10(a)는 실시예 1-1, 2, 및 3에서 대장암 세포를 14일 간 배양하였을 때의 이미징 결과를 보여준다((a) 실시예 1-1, (b) 실시예 2, (c) 실시예 3).10 is a photograph showing the results of high-speed mass imaging of Examples 1-1, 2, and 3, and FIG. 10 (a) is when the colon cancer cells were cultured for 14 days in Examples 1-1, 2, and 3 shows the imaging results of ((a) Example 1-1, (b) Example 2, (c) Example 3).

도 10(a)를 참조하면, 세포를 각각의 서브 웰에 평균 100 cells/well씩 시당하였을 경우, 비교분석 가능한 균일한 오가노이드를 제작할 수 있었다(오차범위: 20 ㎛ 내외).Referring to FIG. 10( a ) , when cells were applied to each sub-well at an average of 100 cells/well, a uniform organoid that could be compared and analyzed could be prepared (error range: about 20 μm).

도 10(b)는 실시예 1-1, 2 및 3의 고속대량 이미징 결과를 보여주는 그래프로, 도 10(b)는실시예 1-1, 2 및 3에서 대장암 세포를 7일 또는 14일 간 배양하였을 때의 결과를 보여준다((a) 실시예 1-1, (b) 실시예 2, (c) 실시예 3).Figure 10 (b) is a graph showing the high-speed mass imaging results of Examples 1-1, 2 and 3, Figure 10 (b) is Example 1-1, 2 and 3 colon cancer cells 7 days or 14 days Shows the results of liver culture ((a) Example 1-1, (b) Example 2, (c) Example 3).

도 10(b)를 참조하면, 세포를 평균 100 cells/well 평균 14일 배양하였을 때, 가장 바람직한 오가노이드를 제작할 수 있음을 보여준다. 즉, 평균 100cells/well 이하의 세포를 14일 배양하였을 때, 최적의 오가노이드가 분화 및 생장할 수 있을 것으로 보인다. 반면, 서브웰에 시딩하는 세포를 늘리고, 배양일 수를 줄일 경우에는 오가노이드 성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 10(b), it shows that the most desirable organoids can be produced when cells are cultured on average of 100 cells/well for an average of 14 days. That is, when cells with an average of 100 cells/well or less are cultured for 14 days, it is likely that optimal organoids can be differentiated and grown. On the other hand, when increasing the number of cells seeded in the subwell and reducing the number of culture days, it was confirmed that the organoid performance deteriorated.

참고로, 도 10(b 의 점선은 본 발명의 세포배양 플레이트의 서브웰의 최대 공간을 의미하는 것으로, 세포를 배양할 수 있는 공간을 의미한다. 이는 평균 100 cells/well 이하의 세포를 배양할 수 있을 것으로 판단된다.For reference, the dotted line in FIG. 10 (b) means the maximum space of the sub-well of the cell culture plate of the present invention, which means a space for culturing cells. It is considered possible

실험예 3. 환자 맞춤형 약물 스크리닝Experimental Example 3. Patient-specific drug screening

3.1 대장암의 조직적 복잡성을 요약하여 보여주는 균일한 하이드로 오가노이드 3.1 Homogeneous hydroorganoids summarizing the histologic complexity of colorectal cancer

실험방법 1 및 2에 기재된 내용에 따라 하이드로 플레이트를 이용하여 환자 유래 대장암 오가노이드(HOs)를 준비하였다. 본 발명에 따른 하이드로 플레이트는 각 웰(직경 6.3 mm)에 9 개의 서브웰 (500 ㎛ 직경)을 가지고 기존 96 웰 플레이트 포맷에 적합하다(11a). 8 개의 웰이 하나의 스트립을 형성하고 총 12 개의 스트립이 완전한 하이드로 플레이트를 형성한다. 864 개의 HOs를 동시에 생성할 수 있으며, 플레이트에 삽입된 스트립의 수는 임의의 수의 오가노이드 생산을 충족하도록 조정할 수 있다. 하나의 서브웰에, 2 % 매트리젤이 포함된 완전 배양 배지를 사용하여 단일 세포를 시드하고 응집시켜 현탁 배양하였다(11b). 웰 내에 있는 9개의 서브웰도 동일한 배양 조건을 가진다. 특히, 하이드로 플레이트는 자가 조직화된 형태로 균일한 HOs(크기 및 형태)를 지속적으로 만드는데, 서브웰에서 다세포 상호 작용을 재현하는 것이다(도 11c-e).According to the contents described in Experimental Methods 1 and 2, patient-derived colorectal cancer organoids (HOs) were prepared using hydroplates. The hydro plate according to the present invention has 9 sub-wells (500 μm diameter) in each well (6.3 mm diameter) and is suitable for the existing 96-well plate format (11a). Eight wells form one strip and a total of 12 strips form a complete hydroplate. 864 HOs can be generated simultaneously, and the number of strips inserted into the plate can be adjusted to meet the production of any number of organoids. In one subwell, single cells were seeded and aggregated using complete culture medium containing 2% Matrigel and cultured in suspension (11b) . The 9 sub-wells in the well also had the same culture conditions. In particular, the hydroplate consistently produces uniform HOs (size and shape) in self-organized form, reproducing multicellular interactions in subwells (Fig. 11c-e).

하이드로 오가노이드(HOs)의 형태학적 및 조직학적 특성을 매트리젤 오가노이드(MOs)와 비교하기 위해 외과적으로 절제된 대장암 (CRC) 조직을 개별 세포 또는 세포 클러스터로 분리하고 매트리젤에 내장하고 일차 모 오가노이드로 확립했다 (도 12a). 각 서브웰에있는 100 개의 세포는 배양 3 일째에 하나의 덩어리로 응집되고 전체 배양의 14 일 동안 계속 성장했다 (도 12b). 흥미롭게도 웰 사이 및 웰 내에서 넓은 형태학적 및 직경 변이를 보인 MO와 달리, HO는 생존력에 큰 차이가 없이(도 12c-e) 비교적 균일하고 균질했다(도 12f-g). To compare the morphological and histological properties of hydroorganoids (HOs) with Matrigel organoids (MOs), surgically resected colorectal cancer (CRC) tissue was isolated into individual cells or cell clusters, embedded in Matrigel, and primary established as parent organoids (Fig. 12a). 100 cells in each subwell aggregated into one clump on day 3 of culture and continued to grow for 14 days of total culture (Fig. 12b). Interestingly, unlike MO, which showed wide morphological and diameter variations between and within wells, HO was relatively uniform and homogeneous (Fig. 12f-g) with no significant differences in viability (Fig. 12c-e).

낮은 매트리젤 농도, 대류 및 확산 수송 및 하이드로 플레이트의 다세포 상호 작용이 오가노이드의 세포 및 기능적 특성에 영향을 미칠 수 있기 때문에, CRC MOs 및 HOs의 발생 단계와 특징을 조직학적으로 분석했다 (도 13a, b, d). 뮤신을 발현하는 미분화 모 오가노이드의 조직학적 특성은 두 오가노이드 모두에서 매우 보존되어 있다. 그러나 CD44 + EpCAM +, CD44 + EpCAM + CD166 + CD133 + 및 CD44 + EpCAM + CD166 + CD133 + LGR5 + 세포와 같은 암 줄기 세포 하위 집합은 MO에서보다 HO에서 더 높았다. (도 13c). 이러한 바이오 마커 발현은 본 발명의 하이드로 플레이트가 오가노이드에서 암 줄기 세포의 확장 또는 유지를 향상시킬 수 있음을 보여준다.Because low Matrigel concentrations, convective and diffusive transport, and multicellular interactions of hydroplates may influence the cellular and functional properties of organoids, the developmental stages and characteristics of CRC MOs and HOs were histologically analyzed (Fig. 13a). , b, d). The histological characteristics of undifferentiated parent organoids expressing mucin are highly conserved in both organoids. However, cancer stem cell subsets such as CD44 + EpCAM +, CD44 + EpCAM + CD166 + CD133 + and CD44 + EpCAM + CD166 + CD133 + LGR5 + cells were higher in HO than in MO. (Fig. 13c). This biomarker expression shows that the hydroplate of the present invention can enhance the expansion or maintenance of cancer stem cells in organoids.

3.2  전임상 암 약물 스크리닝을 위한 일관되고 재현 가능한 플랫폼으로서의 하이드로 오가노이드3.2  Hydroorganoids as a consistent and reproducible platform for preclinical cancer drug screening

약물 스크리닝을 위한 HOs의 잠재력을 입증하기 위해 CRC HOs를 다양한 농도의 3 가지 약물, 독시플루리딘(Doxifluridine) (converted from capecitabine in liver), 옥살리플라틴(Oxaliplatin) 및 이들의 병용에 6 일 동안 노출했다 (2 일 간격으로 3 회 치료). 용량-반응 곡선 및 IC50(half-maximum inhibitory concentration) 값을 분석하기 위해 라이브 / 데드 이미징 및 CCK-8 분석을 적용했다 (도 14).  HOs는 각 약물 치료에 대해 0.03 μM에서 0.07 μM 사이로 정의된 윈도우에서 명백한 독성을 나타냈다 (도 14b, c). 옥살리플라틴 단독에 비해 병용 요법 (XELOX, Capecitabine + Oxaliplatin)에 의한 상승 효과는, 환자 유래 이종 이식편 (PDX)에서보고 된 바와 같이(Jim Cassidy et. al., Journal of Clinical Oncology, Volume 22, Issue 11), 티미딘 인산화효소 (TP) 발현을 유도하는 메커니즘을 통해 나타났다 (도 14d-f). 구체적으로, 약물 스크리닝을위한 HOs의 효과와 정확성은 MOs와의 비교 스크리닝을 통해 확인되었다 (도 15). 특히 약물 치료 후 HOs의 수축 및 세포 사멸에 대한 명확한 시각화가 감지되었다 (도 15b, c). 흥미롭게도 HOs는 MOs보다 동일한 약물에 더 민감하게 반응했으며 HOs를 사용한 실험의 IC 값은 지속적으로 측정되어 세 번의 실험을 반복하는 동안 높은 재현성을 보여주었다 (도 15d-f).To demonstrate the potential of HOs for drug screening, CRC HOs were exposed to various concentrations of three drugs, Doxifluridine (converted from capecitabine in liver), Oxaliplatin, and their combination for 6 days. (3 treatments with an interval of 2 days). Live/dead imaging and CCK-8 analysis were applied to analyze dose-response curves and half-maximum inhibitory concentration (IC50) values (Fig. 14). HOs showed obvious toxicity in a window defined between 0.03 μM and 0.07 μM for each drug treatment (Fig. 14b, c). The synergistic effect of combination therapy (XELOX, Capecitabine + Oxaliplatin) compared to oxaliplatin alone, as reported in patient-derived xenografts (PDX) (Jim Cassidy et. al., Journal of Clinical Oncology, Volume 22, Issue 11) , appeared through a mechanism that induces thymidine kinase (TP) expression (Fig. 14d-f). Specifically, the effectiveness and accuracy of HOs for drug screening were confirmed through comparative screening with MOs (Fig. 15). In particular, clear visualization of contraction and apoptosis of HOs was detected after drug treatment (Fig. 15b,c). Interestingly, HOs responded more sensitively to the same drug than MOs, and the IC values of experiments with HOs were continuously measured, demonstrating high reproducibility during replicates of three experiments (Fig. 15d–f).

3.3 하이드로 오가노이드의 뚜렷한 유전자 발현 패턴Distinct gene expression pattern of 3.3 hydroorganoids

MO와 HO의 분자적 특징은 RNA-seq 분석에 의해 특성화되고 비교되었다. 892 개의 유전자 (DEG, fc≥2, p <0.05)가 차별적으로 발현되었으며, 두 오가노이드는 상향 및 하향 조절된 유전자의 계층 적 클러스터링에 따라 두 개의 별개의 하위 트리로 분류되었다(각각 625, 267, 도 16a-d). 주성분 분석을 통한 편향되지 않은 전사체 분석은 두 개의 오가노이드가 별개이지만 밀접하게 연결되어 있음을 보여주었다(도 16b-c). 주성분 분석을 통한 편향되지 않은 전사체 분석은 두 개의 오가노이드가 별개이지만 밀접하게 연결되어 있음을 보여주었다 (도 16b-c). ECM 수용체 상호 작용 및 접착 접합에 관련된 유전자의 발현은 MOs에서 고도로 하향 조절되었다 (도 16e-i). 즉, 이러한 결과는 HOs가 약물에 매우 민감함을 보여준다.The molecular features of MO and HO were characterized and compared by RNA-seq analysis. 892 genes (DEG, fc≥2, p <0.05) were differentially expressed, and the two organoids were classified into two distinct subtrees according to hierarchical clustering of up- and down-regulated genes (625, 267, respectively). , Figure 16a-d). Unbiased transcriptome analysis with principal component analysis showed that the two organoids are distinct but closely linked (Fig. 16b-c). Unbiased transcriptome analysis with principal component analysis showed that the two organoids are distinct but closely linked (Fig. 16b-c). Expression of genes involved in ECM receptor interactions and adhesive splicing was highly downregulated in MOs (Fig. 16e–i). That is, these results show that HOs are very sensitive to drugs.

오가노이드, 줄기세포 유래 장기 모방 다세포 시스템은 최근 약물 발견 및 재생 의학과 같은 생물의학 응용 분야의 중요한 전임상 모델로 강조되었다. 필연적으로, 오가노이드의 대규모 배양은 산업 및 임상 적용을 위한 전제 조건이 되었다. 그러나 ECM 하이드로겔 (예: Matrigel ??)에 단일세포 또는 클러스터를 삽입하는 것에 의존하는 현재의 오가노이드 배양 시스템은 오가노이드 생성의 정밀하고 표준화 된 제어뿐만 아니라 진정한 생체 내 기능 (종양 내 이질성)을 달성하는 데 한계가 있다.  결과적으로 문제 해결의 필요성을 충족시키기 위해 배양 기술이 개발되었지만 배양 기술 간의 근본적인 생물학적 차이는 밝혀지지 않았다. 본 발명에서는 균일한 HOs를 배양하기 위해 96 웰 플레이트 호환 하이드로 플레이트를 개발했다. 하이드로 플레이트에서 HOs의 생성은 기존의, 매트리젤 배양과 달리, 개별 종양 세포의 이질적인 집단에 의해 응집체로 동기화되고 매트리젤이 없거나 매트리젤 함량이 낮은 조건에서 배양된다. 이 방법은 세포 응집체의 크기, 기하학적 구조 및 미세 환경을 제한하여 HOs의 초기 조건을 제어하고, 균일하고 균질한 오가노이드 형성을 유도했다. HOs는 전임상 모델로서 MOs와 기능적으로 유사하지만, 암세포의 전사체 및 세포 내 조성 측면에서 다르며 오가노이드 특성 및 치료 반응성에 차등적으로 기여한다.Organoid, stem cell-derived, organ-mimicking multicellular systems have recently been highlighted as important preclinical models for biomedical applications such as drug discovery and regenerative medicine. Inevitably, large-scale culture of organoids has become a prerequisite for industrial and clinical applications. However, current organoid culture systems that rely on embedding single cells or clusters in ECM hydrogels (e.g. Matrigel®) provide true in vivo functions (intratumoral heterogeneity) as well as precise and standardized control of organoid generation. There are limits to what can be achieved. As a result, culture techniques have been developed to meet the problem-solving needs, but fundamental biological differences between culture techniques have not been elucidated. In the present invention, a 96-well plate-compatible hydroplate was developed for culturing uniform HOs. Unlike conventional, Matrigel culture, the generation of HOs in hydroplates is synchronized into aggregates by heterogeneous populations of individual tumor cells and cultured in the absence of Matrigel or low Matrigel content. This method controlled the initial conditions of HOs by limiting the size, geometry and microenvironment of cell aggregates, and led to uniform and homogeneous organoid formation. HOs are functionally similar to MOs as a preclinical model, but differ in terms of the transcriptome and subcellular composition of cancer cells and differentially contribute to organoid properties and therapeutic responsiveness.

MOs와 HOs 이러한 세포 및 기능적 차이가 발생하는 이유로 생각해 볼 수 있는 기본 메커니즘은 다음과 같다. 첫 번째 주요 매개 변수는 HOs의 ECM 역학이다.MOs and HOs The underlying mechanisms that can be considered as the reasons for these cellular and functional differences are as follows. The first major parameter is the ECM dynamics of HOs.

HO 배양 배지에는 오가노이드 형성 및 복잡한 형태 형성을 지원하기위한 최소 환경으로 2 % 매트리젤이 보충될 수 있다. 이 최소 환경은 ECM 역학 (강성에 의한 기계적 변환)에 크게 의존하는 구조의 형성을 제한할 수 있지만 약물의 질량 전달 동역학을 허용한다. 이는 동일한 약물에 대한 MOs보다 HOs의 약물 민감도가 증가한 결과와 일치한다. 기하학 및 세포 밀도는 또한 HOs의 기능적 차이에 기여할 수 있다. 하이드로 플레이트의 기하학적 제어는 HOs 내에서 성장한 세포에 대한 생물물리학 적 및 생화학적 신호의 정확한 시공간적 조절을 가능하게 하여 분자적 및 기능적으로 균일하고 재현 가능한 오가노이드 및 형태를 만들 수 있다. 이 가능성은 세 번의 반복 시험으로 HOs의 일정하고 재현 가능한 IC 값에 의해 확인된다. 더욱이 HOs와 같은 줄기세포 기반 응집체에서 표면과 중앙에 위치한 세포는 세포-세포와 세포 -ECM 상호 작용, 기계적 장력, 세포 골격 재배열, 내인성 및 외인성 분자의 확산 구배 (즉, 산소 구배)에 기인한 서로 다른 물리적 파라미터에 노출되고, 차례로 약물 반응성과 같은 기능과 관련된 세포의 분화 및 유지에 영향을 준다. The HO culture medium can be supplemented with 2% Matrigel as a minimal environment to support organoid formation and complex morphogenesis. This minimal environment may limit the formation of structures that are highly dependent on ECM dynamics (mechanical transformation by stiffness), but allow for mass transfer kinetics of drugs. This is consistent with the result of increased drug sensitivity of HOs compared to MOs to the same drug. Geometry and cell density may also contribute to functional differences in HOs. The geometric control of hydroplates enables precise spatiotemporal modulation of biophysical and biochemical signals for cells grown within HOs, resulting in molecularly and functionally uniform and reproducible organoids and morphologies. This possibility is confirmed by the constant and reproducible IC values of HOs in three replicates. Moreover, in stem cell-based aggregates such as HOs, superficial and centrally located cells can be attributed to cell-cell and cell-ECM interactions, mechanical tension, cytoskeletal rearrangement, and diffusion gradients (i.e., oxygen gradients) of endogenous and exogenous molecules. They are exposed to different physical parameters, which in turn influence the differentiation and maintenance of cells related to functions such as drug responsiveness.

실제로, 본 발명에서는 비교 전사체 분석을 통해 ECM 수용체 상호 작용 및 HOs에서 접착 접합과 관련된 유전자 발현의 증가와 분화 및 발생과 관련된 유전자의 감소를 관찰했다. 또한 유세포 분석을 통해 두 가지 오가노이드 (HOs 및 MOs)에서 암 줄기 세포 하위 집합의 정량적 차이를 관찰했다. 이러한 결과는 HOs에서 기하학과 생물학적 효과의 기능적 상관 관계를 간접적으로 나타낸다. Indeed, in the present invention, we observed an increase in gene expression related to ECM receptor interaction and adhesion junctions in HOs and a decrease in genes related to differentiation and development through comparative transcriptome analysis. We also observed quantitative differences in cancer stem cell subsets in the two organoids (HOs and MOs) by flow cytometry. These results indirectly indicate a functional correlation between geometry and biological effects in HOs.

요약하면, 본 발명은 생물학적 연구 및 고용량 분석에 적용하기 위한 또 다른 유형의 확장가능한 오가노이드 배양 방법을 보여준다. 이러한 결과는 오가노이드 배양 유형 및 방법이 뚜렷한 특성, 화학 저항성 및 분석 정확도에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여준다. In summary, the present invention shows another type of scalable organoid culture method for application in biological research and high-dose assays. These results show that organoid culture types and methods can influence distinct properties, chemical resistance, and assay accuracy.

본 발명의 오가노이드 배양 방법을 이용하면, 환자 맞춤형 질병 오가노이드를 제작하여 정확한 약물 스크리닝이 가능하다. 따라서 본 발명은 동물모델을 이용하지 않고도 전임상 단계에서 정확하게 약물 정보를 제공해 준다. Using the organoid culture method of the present invention, accurate drug screening is possible by producing patient-specific disease organoids. Therefore, the present invention provides accurate drug information in the preclinical stage without using an animal model.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.The specific part of the present invention has been described in detail above, and for those of ordinary skill in the art, these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

100: 웰 플레이트
101: 단턱 110: 메인 웰
120: 서브 웰 121: 오목부
130: 공간부 140: 요부
200: 대용량의 고속 HCS용 커넥터
210: 베이스 220: 커버
240: 철부
100: well plate
101: step 110: main well
120: sub-well 121: recess
130: space 140: recess
200: Connector for high-capacity high-speed HCS
210: base 220: cover
240: iron part

<110> Korea University Research and Business Foundation Next & Bio Inc. <120> Method of providing information for patient-specific drug selection <130> DHP20-188P <150> KR 20/0022912 <151> 2020-02-25 <160> 14 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GapDH forward primer <400> 1 aacagcgaca cccatcctc 19 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GapDH reverse primer <400> 2 cataccagga aatgagcttg acaa 24 <210> 3 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LGR5 forward primer <400> 3 ttccccaggc cccttcaac 19 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LGR5 reverse primer <400> 4 cactgctgcg atgaccccaa 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Chromogranin A forward primer <400> 5 acactttcca agcccagccc 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Chromogranin A reverse primer <400> 6 agagcctccg accgaccttt 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Villin forward primer <400> 7 gctgaggtca caagccccaa 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Villin reverse primer <400> 8 gcagagaagg cagctggagt 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Beta Catenin forward primer <400> 9 tgtggtcacc tgtgcagctg 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Beta Catenin reverse primer <400> 10 tgcttcttgg tgtcggctgg 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KI67 forward primer <400> 11 agctgactct gccactaagc 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KI67 reverse primer <400> 12 gtccagctgt agtgcccaat 20 <210> 13 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX9 forward primer <400> 13 atgaagatgc cgacgagca 19 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX9 reverse primer <400> 14 tcctcgctct ccttcttcag at 22 <110> Korea University Research and Business Foundation Next & Bio Inc. <120> Method of providing information for patient-specific drug selection <130> DHP20-188P <150> KR 20/0022912 <151> 2020-02-25 <160> 14 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GapDH forward primer <400> 1 aacagcgaca cccatcctc 19 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GapDH reverse primer <400> 2 cataccagga aatgagcttg acaa 24 <210> 3 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LGR5 forward primer <400> 3 ttccccaggc cccttcaac 19 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LGR5 reverse primer <400> 4 cactgctgcg atgaccccaa 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Chromogranin A forward primer <400> 5 acactttcca agcccagccc 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Chromogranin A reverse primer <400> 6 agagcctccg accgaccttt 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Villin forward primer <400> 7 gctgaggtca caagccccaa 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Villin reverse primer <400> 8 gcagagaagg cagctggagt 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Beta catenin forward primer <400> 9 tgtggtcacc tgtgcagctg 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Beta catenin reverse primer <400> 10 tgcttcttgg tgtcggctgg 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KI67 forward primer <400> 11 agctgactct gccactaagc 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KI67 reverse primer <400> 12 gtccagctgt agtgcccaat 20 <210> 13 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX9 forward primer <400> 13 atgaagatgc cgacgagca 19 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SOX9 reverse primer <400> 14 tcctcgctct ccttcttcag at 22

Claims (16)

질병을 가진 대상체(subject)로부터 질병 조직을 분리하는 단계;
상기 질병 조직을 유전자 변이별로 분류하는 단계;
상기 분류된 질병 조직에서 세포를 분리하는 단계;
상기 분리된 세포를 3차원 세포배양 플레이트에서 질병 오가노이드로 배양하는 단계:
상기 배양된 질병 오가노이드에 약물을 처리하는 단계; 및
상기 질병 오가노이드의 활성을 측정하는 단계;를 포함하는
질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법으로,
상기 질병 오가노이드 배양 단계에서, 상기 3차원 세포배양 플레이트는 세포외 기질 기반 하이드로젤을 0 내지 2 부피% 포함하고,
상기 3차원 세포배양 플레이트는,
복수개의 메인 웰(main well)과, 메인 웰의 각각 하부에 형성되어 세포 배양액이 주입되며, 바닥면에 오목부를 포함하는 복수개의 서브 웰(sub well)을 포함하는 웰 플레이트(well plate); 및 웰 플레이트를 지지하는 대용량 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터;를 포함하며,
상기 대용량의 고속 HCS(High contents screening)용 커넥터는, 웰 플레이트의 하단과 서로 착탈 가능하도록 고정수단이 구비된 베이스와 웰 플레이트의 상부에 위치하여, 베이스와 결합되는 커버를 포함하고, 상기 메인 웰은 소정부위 테이퍼지도록 단턱이 형성되며, 상기 단턱은 메인 웰의 벽을 기준으로 10 내지 60° 범위의 경사각(θ)을 갖는 세포배양 플레이트인,
질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
isolating diseased tissue from a diseased subject;
classifying the diseased tissue by genetic mutation;
isolating cells from the classified disease tissue;
Culturing the isolated cells as disease organoids in a three-dimensional cell culture plate:
treating the cultured disease organoid with a drug; and
Including; measuring the activity of the disease organoid
As a method of providing information for a subject-specific drug selection with a disease,
In the disease organoid culture step, the three-dimensional cell culture plate contains 0 to 2% by volume of an extracellular matrix-based hydrogel,
The three-dimensional cell culture plate,
a well plate including a plurality of main wells and a plurality of sub wells formed under each of the main wells to inject a cell culture solution and having a recess on the bottom surface; and a connector for high-capacity high-speed HCS (High contents screening) supporting the well plate;
The large-capacity and high-speed HCS (High contents screening) connector includes a bottom of the well plate and a base provided with a fixing means to be detachable from each other, and a cover positioned on the top of the well plate and coupled to the base, and the main well A step is formed so as to be tapered in a predetermined area, and the step is a cell culture plate having an inclination angle (θ) in the range of 10 to 60° with respect to the wall of the main well,
A method of providing information for personalized drug selection for a subject with a disease.
제1항에 있어서,
상기 세포외 기질 기반 하이드로젤은 매트리젤인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The extracellular matrix-based hydrogel is Matrigel, a method for providing information for a subject-specific drug selection with a disease.
제1항에 있어서,
상기 세포는 암세포이고,
상기 배양기간은 1 내지 14일인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
the cell is a cancer cell;
The incubation period is 1 to 14 days, a method for providing information for a subject-specific drug selection with a disease.
제1항에 있어서,
상기 서브 웰은 오목부를 향하여 테이퍼지도록 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The method for providing information for a subject-specific drug selection with a disease, characterized in that the sub-well has an inclined surface that is tapered toward the concave portion.
제1항에 있어서,
상기 서브 웰은 오목부를 향하여 테이퍼지도록 경사면이 형성되고,
상기 서브 웰(120)의 상단 직경은 3.0 내지 4.5 mm 범위이고,
상기 오목부(121) 상단의 직경은 0.45 내지 1.5 mm 범위이며,
상기 서브 웰과 오목부의 경사면(θ2)은 40 내지 50° 범위이고,
상기 서브 웰의 직경과 오목부의 직경에 대한 길이 비가 1:0.1 내지 0.5 범위인 것을 특징으로 하는 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The sub-well has an inclined surface that is tapered toward the concave portion;
The top diameter of the sub-well 120 is in the range of 3.0 to 4.5 mm,
The diameter of the upper end of the concave portion 121 is in the range of 0.45 to 1.5 mm,
The slope (θ 2 ) of the sub-well and the recess is in the range of 40 to 50°,
The information providing method for selecting a drug tailored to a subject having a disease, characterized in that the ratio of the length of the diameter of the sub-well to the diameter of the concave portion is in the range of 1:0.1 to 0.5.
제1항에 있어서,
상기 메인 웰의 개별 부피는 100 내지 300 ㎕ 범위이며,
상기 오목부의 개별 부피는 20 내지 50 ㎕ 범위이고,
상기 메인 웰과 오목부의 개별 부피비는 평균 1 : 0.1 내지 0.5 인 것을 특징으로 하는 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The individual volumes of the main wells range from 100 to 300 μl,
The individual volumes of said recesses range from 20 to 50 μl,
An information providing method for selecting a drug tailored to a subject having a disease, characterized in that the individual volume ratio of the main well and the concave portion is on average 1: 0.1 to 0.5.
제1항에 있어서,
상기 메인 웰은, 단턱과 서브 웰 사이에 공간부를 포함하고,
상기 공간부의 높이(ah)는 평균 2.0 내지 3.0 mm 범위이며,
상기 서브 웰의 높이(bh)는 평균 1.0 내지 2.0 mm 범위이고,
상기 공간부와 서브 웰의 높이비(ah:bh)는 1:0.3 내지 1 범위인 것을 특징으로 하는 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The main well includes a space between the step and the sub well,
The height of the space (a h ) is in the range of 2.0 to 3.0 mm on average,
The height of the sub-well (b h ) ranges from 1.0 to 2.0 mm on average,
The height ratio (a h :b h ) of the space portion and the sub-well is in the range of 1:0.3 to 1. The method for providing information for selecting a drug tailored to a subject having a disease.
제1항에 있어서,
상기 약물은 하나의 약물이거나 두 개 이상의 약물인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
Wherein the drug is one drug or two or more drugs, a method for providing information for a subject-specific drug selection with a disease.
제1항에 있어서,
상기 오가노이드의 활성은 상기 오가노이드의 생존력(viability)인 것인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The activity of the organoid is the viability (viability) of the organoid, the method for providing information for a subject-specific drug selection with a disease.
제1항에 있어서,
상기 질병 오가노이드의 활성을 측정하는 단계 이후에, 
상기 약물을 처리한 후에 상기 질병 오가노이드의 활성이 상기 약물 처리 전과 비교하여 떨어진 경우, 상기 약물의 효과가 있는 것으로 판단하여 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물로 선택하는 단계를 더 추가하는 것인, 
질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
After measuring the activity of the disease organoid,
When the activity of the disease organoid after treatment with the drug falls compared to before the drug treatment, it is determined that the effect of the drug is effective, and further adding a step of selecting a drug tailored to the subject with the disease,
A method of providing information for personalized drug selection for a subject with a disease.
제1항에 있어서,
상기 약물이 두 개 이상인 경우, 
상기 두 개 이상의 약물을 처리한 후에 상기 질병 오가노이드의 활성이 각각의 약물을 단독 처리한 경우와 비교하여 떨어진 경우, 상기 두 개 이상의 약물을 병용 처리한 경우 효과가 있는 것으로 판단하여 질병을 가진 대상체 맞춤형 병용 약물로 선택하는 단계를 더 추가하는 것인, 
질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
If more than one drug is
When the activity of the disease organoids after treatment with the two or more drugs is lower than when each drug is treated alone, it is judged that there is an effect when the two or more drugs are treated in combination; a subject having a disease To further add the step of selecting as a customized combination drug,
A method of providing information for personalized drug selection for a subject with a disease.
제1항에 있어서,
상기 질병 오가노이드의 활성을 측정하는 단계 이후에, 
상기 약물의 IC50값을 도출하여 약물의 용량을 결정하는 단계를 더 추가하는 것인,
질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
After measuring the activity of the disease organoid,
Which further adds the step of determining the dose of the drug by deriving the IC50 value of the drug,
A method of providing information for personalized drug selection for a subject with a disease.
제1항에 있어서,
상기 질병은 암인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The disease is cancer, a method for providing information for a subject-specific drug selection with a disease.
제13항에 있어서,
상기 암은 대장암, 폐암, 위암, 췌장암, 신장암, 뇌종양, 난소암, 피부암, 전립선암, 유방암, 자궁경부암, 갑상선암, 섬유육종, 자궁육종 또는 혈액암인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
14. The method of claim 13,
The cancer is colorectal cancer, lung cancer, stomach cancer, pancreatic cancer, kidney cancer, brain tumor, ovarian cancer, skin cancer, prostate cancer, breast cancer, cervical cancer, thyroid cancer, fibrosarcoma, uterine sarcoma, or blood cancer. How to provide information for
제1항에 있어서,
상기 약물은 항암제인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The drug is an anticancer agent, a method for providing information for a subject-specific drug selection with a disease.
제15항에 있어서,
상기 항암제는 세포독성항암제, 면역항암제, 표적치료 항암제, 대사항암제 및 항암신약 치료제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 항암제인, 질병을 가진 대상체 맞춤형 약물 선택을 위한 정보 제공 방법.

16. The method of claim 15,
The anti-cancer agent is one or more anti-cancer agents selected from the group consisting of cytotoxic anti-cancer agents, immune anti-cancer agents, targeted anti-cancer agents, anti-cancer agents, and new anti-cancer agents, information providing method for customized drug selection for a subject having a disease.

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