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类器官专题|你问我答,有问必答!

小 M MCE 抑制剂
2024-09-04




上期小 M 的直播作为 “科研汪” 的你看了没,大家的积极踊跃让小 M 感动不已,接下来就对上期直播课堂(类器官培养)中大家的疑惑进行整理解答,错过了直播课堂的你一定莫要再错过这篇专题解疑!若您有其他科研疑惑,也可
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类器官:Q & A






Q 1:类器官必须无血清培养是吗?

有加 FBS 的类器官 Protocol 吗?

A: 限定条件下扩张类器官时,建议避免使用血清。但在多个实验室开发培养基中都有血清的存在,例如 Hans Clevers 教授实验室建立的肠道类器官培养系统,因为当组织特异性类器官模型需要 Wnt3a 时, Wnt3a 条件培养基中含有一定量的 FBS (FCS),使 Wnt3a 活性达到最佳。Wnt3a 的替代物可以完美的完成 Wnt3a 的工作,无血清条件容易实现


[1]

。另外,Joanna E Burdette 教授建立的卵巢类器官系统中发现补充有 BSA 和胎牛血清的培养基生长条件最佳。因此,对于是否必须使用无血清培养基不能一概而论


[2]


Q 2:肠道类器官常用的 Biomarker 有哪些啊?肠道类器官中包含多种分化细胞,经典的隐窝-绒毛样结构被认为是构建成功的特征,肠道干细胞标志物 Lgr5 的表达一般通过荧光定量 PCR 或 Lgr5-荧光报告基因成像检测。肠分化基因标志 CDX2 也可以通过荧光定量 PCR 检测。常见的分化谱系可通过标志物染色检测,如Paneth细胞——溶解酶 (Lysozyme);肠细胞——Villin/EPCAM;杯状细胞——Mucin 2;肠内分泌细胞-Somatostatin、Chromogranin A;表皮细胞——E-cadherin;增殖细胞——Ki-67


[3]
。 


Q 3:类器官建成后需要测序验证后才能使用吗?文章需要给出测序数据证明这个类器官的可靠性吗?类器官构建后,类器官的表征是非常重要的,在鉴定类器官后可进行下游应用。通常通过/以类器官的细胞组成、结构、功能和表型的稳定性来评估论


[4]
1) 确定类器官含所需的细胞类型。• Real-time PCR 简单、快速和定量地读取包括关键转录因子和分化标记的细胞 Marker 基因。• Western blotting 提供了关于蛋白质丰度、蛋白质降解、蛋白质相互作用和翻译后修饰的进一步定量信息,这些信息代表了特定细胞类型中特定信号通路的活性。• 最常用的评估类器官组成的工具是免疫荧光和免疫组织化学成像,阐明各种细胞类型的空间分布和比例。• 流式细胞术 也可以进行细胞群分析。• scRNA-seq 的高通量分析在全基因组转录组水平上描述了类器官中的所有细胞类型,可以帮助确定细胞分化状态下类器官异质性的程度


[5]
。对于很复杂的类器官例如肾脏类器官,包含许多不同成熟度不同的细胞类型,scRNA-seq 技术是全方位分析类器官异质性的有力工具


[6]
。 
2) 形态学。进行类器官形态评估,以及类器官形态和原组织相似性评估,以确定培养的类器官与相应的体内组织或器官之间是否存在结构相似性。
‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍• 高分辨率显微镜可以用于评估类器官的数量和形态。• 类器官内的细胞活
力可以通过发光细胞活力测定来确定。• 同样的,用于组织学的包埋类器官可用于观察样品的内部,并确保在类器官的核心内不存在坏死。通过使用样本组织特异性细胞标记物和免疫荧光成像可评估类器官的分化状态。3) 类器官功能。不同组织类器官需要对相应组织功能再现进行评估,例如胃类器官中的酸分泌和肠类器官中的粘液分泌功能


[7]

目前未有是否“必须”测序的说法,但毫无疑问,对于存在异质性的类器官来说,测序无疑是一种鉴定、质控以及分析的强大工具。
表 1. 类器官研究中用于评估/表征类器官结构和功能的方法部分报道


[8]



基于类器官的培养物的建立需要考虑构成类器官培养物的主要成分——细胞、可溶性因子和基质、物理因素——以及这些成分的成功整合



[9]






Q 4:类器官跑 WB 现实吗?需要的量是不是很大?类器官可以做 Western blotting,常见于类器官的鉴定和药物处理后相关指标检测。具体的用量和蛋白表达量有关,一般会先检测蛋白浓度。

Q 5:利用类器官进行药物筛选如何操作?如何对类器官培养物进行药物筛选可参考方案


[10]
PMID: 35036959。


Q 6:类器官培养是否有细胞密度依赖性?体外培养的细胞系具有细胞密度依赖现象,指的是正常细胞生长至汇合单层时,由于细胞变得比较拥挤,与培养基接触的表面积也减小,同时培养基中的营养物质被逐渐消耗,代谢产物不断积累,使细胞停止分裂增殖,即密度依赖性生长抑制。研究表明类器官中可以观察到密度依赖性效应


[11]
。 


Q 7:请问怎样判断一个组织用哪种酶消化呢?

酶解法作为单细胞悬液制备常用方法之一,通过利用特定酶进行相应的化学反应除掉一些特定结构,适合将小块组织消化成为单个细胞。

胶原酶是单细胞组织消化的重要酶种。胶原酶消化在单细胞样本制备过程中,是必不可少的一步。

另外,组织解离常见的消化酶还有胰蛋白酶、脱氧核糖核酸酶Ⅰ、透明质酸酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、弹性蛋白酶,不同酶适用于不同的组织类型,根据类器官类型 (需要分离细胞的组织) 使用合适的酶。



Q 8:不同肿瘤患者来源的腹水培养类器官方式相同吗?

目前,恶性肿瘤腹水构建的类器官相关报道较少,例如卵巢癌患者腹水建立的类器官培养中参考了相应肿瘤类器官的培养,添加了皮质醇(Hydrocortisone)、雌二醇(Estradiol) 。结直肠癌腹水建立的类器官培养条件与其癌症组织相同,胃癌腹水建立的类器官条件也是参考了相应癌症类器官[12]。各方案有差异。而 CN110129270B 专利所述了一种卵巢癌、肺癌、乳腺癌、肝癌腹水培养方法。



细胞因子









小分子化合物











染料 & 抗体












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参考文献


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1. Akifumi Ootani,Calvin J Kuo, et al. Sustained in vitro intestinal epithelial culture within a Wnt-dependent stem cell niche. Nat Med. 2009 Jun;15(6):701-6.
2. Black Phosphorus Quantum Dots Cause Nephrotoxicity in Organoids, Mice, and Human Cells. Small. 2020 Jun;16(22):e2001371.
3. Chengyong He, Shaohua Ma, and Zhenghong Zuo, et al. Black Phosphorus Quantum Dots Cause Nephrotoxicityin Organoids, Mice, and Human Cells. Small. 2020 Jun;16(22):e2001371.
4. Cayetano Pleguezuelos-Manzano, Hans Clevers, et al. Establishment and Culture of HumanIntestinal Organoids Derived from Adult Stem Cells. Curr Protoc Immunol. 2020 Sep;130(1):e106.
5. Hans Clevers. Modeling Development and Disease with Organoids. Cell. 2016 Jun 16;165(7):1586-1597.
6. Kevin S. Jackson, Joanna E. Burdette,et al. Three-Dimensional Ovarian Organ Culture as a Tool to Study Normal Ovarian Surface Epithelial Wound Repair. Endocrinology. 2009 Aug;150(8):3921-6.
7. Zhao, Z., Chen, X., Dowbaj, A.M. et al. Organoids. Nat Rev Methods Primers 2, 94.
8. Kaisa Tamminen, Timo Otonkoski, et al. Intestinal Commitment and Maturation of Human 10 Pluripotent Stem Cells Is Independent of Exogenous FGF4 and R-spondin1.PLoS One. 2015 Jul 31;10(7):e0134551.
9. Dossena, M., Piras, R., Cherubini, A. et al. Standardized GMP-compliant scalable production of human pancreas organoids. Stem Cell Res Ther. 2020 Mar 4;11(1):94.
10. Yuebang Yin, Peng-Yu Liu, Yinghua Shi, and Ping Li. Single-Cell Sequencing and Organoids: A Powerful Combination for Modelling Organ Development and Diseases. Rev Physiol Biochem Pharmacol. 2021;179:189-210.
11. Camilla Calandrini, Jarno Drost, et al. Normal and tumor-derived organoids as a drug screening platform for tumor-specific drug vulnerabilities. STAR Protoc. 2022 Jan 10;3(1):101079.
12. Ashley R. G. Libby, David A. Joy, Todd C. McDevitt, et al. Axial elongation of caudalized human organoids mimics aspects of neural tube development. Development. 2021 Jun 15;148(12):dev198275.





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