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使用人肠道类器官和IntestiCult™进行药物研发毒性测试

使用人肠道类器官和IntestiCult™进行药物研发毒性测试

胃肠道毒性往往是研发治疗药物的限制因素,传统的药物毒性测试所使用的模型大部分为永生细胞系或动物模型,但是这两种方法可能无法反映出真实的临床效果1。如今类器官技术正处于快速发展阶段,类器官因为具有相对应器官的一定的复杂性和空间结构,所以能够模拟真实器官的部分功能。作为最成熟的类器官技术之一的肠类器官是一种具有高生理相关性的体外细胞模型,可以克服传统方法在研究肠上皮细胞和疾病建模方面的局限性2。因此,本篇文章将为大家带来有效评估新治疗靶点的工具-使用肠道类器官进行毒性测试的操作指南,希望能够给从事相关研究的老师们带来帮助。


材料与试剂

  • IntestiCult™ 类器官生长培养基(人)(组分A + 组分B)(产品号 #06010)
  • 含25% BSA的PBS缓冲液
  • 含15 mM HEPES(产品号 #36254)的DMEM/F-12
  • Corning® Matrigel®基质,GFR(Growth Factor Reduced),无酚红(如Corning 356231)
  • Costar® 24孔平底板,Tissue Culture-Treated(产品号 #38017
  • Costar® 96孔平底板,Tissue Culture-Treated(如Sigma CLS 3595)
  • Falcon® 70 μm细胞过滤器(如Corning 352350)
  • Y-27632 (产品号 #72302
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    • STEMvision™ (产品号 #22000
    • CellTiter-Glo® 3D细胞活力检测(Promega 产品号 #G9683)
    • D-PBS(不含Ca离子和Mg离子)(产品号 #37350
    • Gentle Cell Dissociation Reagent (产品号 #07174
    • 移液器(如Corning® Lambda™ Plus移液器,产品号 #38060
    • 移液器枪头(如Corning®过滤移液器枪头,产品号 #38034
    • 血清移液管(如Falcon®血清移液管,10 mL,产品号 #38004
    • 测量多孔板吸光度的成像装置(如Promega GloMax®酶标仪)
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实验方案

A. 制备材料和试剂

  1. 根据产品信息表中的说明准备完整的IntestiCult™类器官生长培养基(人)。
  2. 根据产品信息表中的说明准备DMEM + 1% BSA。
  3. 使用前将Costar® Tissue Culture-Treated 24孔板和96孔板在37°C下预热24小时。

B. 类器官扩增s

  1. 根据标准方案在24孔板中扩增类器官。大约24孔板中的1个50 uL的胶滴可以接种为96孔板中的8个10uL的胶滴。
    注:这只是估计值,可根据类器官的大小和密度进行调整。
  2. 培养类器官7至10天,直到生长至完整尺寸而尚未开始分化和脱落死细胞。
  3. 根据产品信息表中的肠道类器官传代的标准方案,直至步骤B.2。
  4. 将样品以200 x g离心5分钟。
  5. 尽可能去除上清液后,放置在冰上。
  6. 将类器官重悬于适量的Matrigel®中并轻轻混匀(每孔10 μL)。
  7. 从37°C培养箱中取出预热的96孔板。
  8. 从管中取出10 μL类器官-Matrigel®溶液,使用移液器垂直、缓慢地将10 μL液滴添加到培养孔的中心。
  9. 对其余样品重复此操作。
  10. 将板放回37°C培养箱中。
  11. 至少孵育15分钟使Matrigel®凝固。
  12. 向每个孔中轻轻添加100 μL IntestiCult™ OGM完全培养基。

C. 药物治疗方案和毒性测试

注:这只是一个示例方案,可以根据需要测试的药物特点进行调整。
注:2或3天的培养能够建立起类器官但未达到其完整尺寸,因此能够研究不同处理方法对类器官生长的影响。5天的处理时间使暴露时间增加,可以通过加药时间的梯度及剂量滴度测试从而抓取微小的生长抑制效应。更长的扩增培养时间及更短的药物处理组合方式更适合毒性大的药物测试,会突出药物的急性毒性作用,但是弱化药物对类器官生长的抑制作用。

生长阶段

  1. 使用IntestiCult™ OGM在96孔板中培养类器官2天。

处理阶段

  1. 制备每种待测培养基/药物浓度的新鲜等分试样,包括对照溶液。
  2. 在第3天,用适当的测试培养基更换每个孔中的培养基并孵育2天。
  3. 在第5天和第7天再次更换。
    注:如果药物的半衰期较短,请考虑更频繁地更换培养基或减少处理阶段的持续时间。

分析阶段

  1. 在处理阶段的最后一天,使用Zeiss或STEMvision™成像仪对每个孔进行成像。
  2. 遵循Promega CellTiter-Glo® 3D的标准方案:
    1. 过夜解冻试剂。
    2. 用100 μL预热的DMEM/F12替换每个孔中的培养基。
    3. 向每个孔中添加100 µL CellTiter-Glo® 3D试剂。
    4. 在室温(15 - 25°C)下孵育10分钟。
    5. 用移液器(或多通道移液器)剧烈混合每个孔,重新悬浮Matrigel®胶滴。
      注:通过目视观察每个孔,确保胶滴完全悬浮。如果仍保留完整或部分胶滴,请反复重悬。
    6. 将悬浮液转移至不透明的白色检测板。
    7. 在室温下孵育30分钟。
    8. 按照CellTiter-Glo® 3D 技术说明测量吸光度。

以上便是使用肠道类器官进行毒性测试的操作指南,希望能够对您的实验有所帮助。此外,点击此处可查看更多肠道类器官在药物毒性上的应用数据。若您想了解更多关于肠道类器官培养或后续应用的信息,欢迎联系我司官方电话400 885 9050或邮箱info.cn@stemcell.com


  • Document #PR00076
  • Version 1.0.0
  • June 2023

  • Additional Resources

    参考文献

    1. Vlachogiannis G et al. (2018) Patient-derived organoids model treatment response of metastatic gastrointestinal cancers. Science. 359(6378): 920–26.
    2. Lynch S et al. (2019) Stem cell models as an in vitro model for predictive toxicology. Biochem J. 476(7): 1149-1158
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