생체모사칩이란?
생체모사칩(Organ-on-a-chip, OoC)은 미세가공 기법을 사용하여 칩 크기의 기기에 폐, 심장 또는 장과 같은 생물학적 장기의 미니어처 모델을 만드는 기술입니다. 이러한 미세가공 기기는 마이크로 스케일 플랫폼에서 성장하고 해당 플랫폼이 대표하는 장기의 구조와 기능을 모방하는 Live Cell로 구성됩니다. 세포는 일반적으로 해당 장기의 기본 3차원 구조를 모방하는 방식으로 배열되며 혈액 또는 공기와 같은 유체를 관류시켜 장기의 생리적 환경을 나타냅니다.
OoC 기술은 복잡한 미세 환경과 장기 내 세포의 상호 작용을 더 잘 복제할 수 있는 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 장기 및 조직 모델을 만드는 데 사용됩니다. 3D Cell Model은 기존의 2D 세포 배양보다 더 정확하고 사실적인 방식으로 질병, 신약 개발, 독성학을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

ECM 젤에서 성장한 세포 세관의 삽화가 있는 OrganoPlate® 3-lane 64 배양 칩 및 도식 표현.
생체모사칩 기술의 작동 방법
생체모사칩 기술은 일반적으로 관심 장기의 일부 형태학 측면을 모방하는 모양으로 성형되는 폴리머 소재로 구성됩니다. 그런 다음 세포를 칩에 Seeding하여 세포가 성장하고 세포 구성 및 조직 구조와 유사한 기능적 3D 구조를 형성할 수 있도록 합니다. 일부 경우에, 칩은 혈류 또는 영양분과 산소를 포함하는 다른 생리학적 조건을 세포에 제공하기 위해 장기의 미세혈관을 모방한 미세유체 채널을 포함하도록 설계될 수 있습니다.
관심 장기를 보다 사실적으로 표현하기 위해 다양한 세포 유형을 결합하여 3D 구조를 형성할 수 있습니다. 이는 세포의 서로 다른 층을 사용하거나 해당 장기의 세포외 기질을 모방하는 하이드로젤 기반 매트릭스를 사용하여 수행할 수 있습니다. 장기의 기계적, 전기적, 화학적 미세 환경을 모방하기 위해 다양한 기법을 적용할 수 있습니다. 예를 들어 칩에 유체를 관류시켜 혈류를 제공하거나 기계적으로 자극하여 심장 Contraction을 모방할 수 있습니다. 또한 산소, pH, 온도와 같은 것을 측정하여 세포의 건강 상태와 기능을 Monitoring하기 위해 센서를 칩에 통합할 수 있습니다.
칩은 현미경, Imaging 또는 생화학 Assay와 같은 다양한 기술을 사용하여 Cell Growth를 Monitoring할 수 있는 배양기에 배치됩니다. 칩이 완전히 작동하면 이를 사용하여 과학자들은 제어되고 재현 가능한 방식으로 질병, 신약 개발, 그리고 독성학을 연구할 수 있습니다. 실험이 실행될 때마다 칩이 동일한 방식으로 동일한 조건을 모방하는 데 사용될 수 있으므로, 과학자들이 다양한 실험과 투여에 걸쳐 일관되게 데이터를 비교할 수 있기 때문입니다.
High-Throughput Screening을 위한 생체모사칩 Assay의 자동화
여기에서는 OoC 배양의 자동화, Monitoring 및 자동화된 세포 분석을 위한 실험과정을 설명합니다. 자동화된 방법은 세포 배양의 자동화와 Monitoring이 가능하도록 하는 다양한 장비로 구성된 통합된 작업셀을 활용합니다. High-Content Imaging 시스템은 3D Cell Model 개발의 특성분석과 약물의 효과를 검사할 수 있도록 합니다. 통합 시스템에는 ImageXpress® Micro Confocal High-Content Imaging 시스템, 자동화된 CO2 배양기, 액체 처리기(Biomek i7), 협업 로봇이 포함됩니다. 우리는 세포 Seeding 자동화, 배지 교환, 3D 혈관 구조의 발달과 성장 Monitoring을 위한 방법을 개발했습니다. 또한 이 방법은 자동화된 약물 검사와 독성 효과 평가를 용이하게 합니다.
High-Content Imaging 솔루션이 생체모사칩 시스템 3D Imaging의 규모를 확장하고 자동화할 수 있는 방법에 대해 선임 응용 과학자인 Oksana Sirenko와 함께하는 OoC 포스터 발표 보기
그림 1. 작업셀의 개별 장비 레이아웃이 (A)에 삽화로 표시됨 장비는 과정 세팅이 가능한 통합 소프트웨어(Green Button Go)에 의해 제어됩니다. 배양 세포를 Monitoring하는 과정의 예시는 (B)에 표시됨 여기서 플레이트는 배양기에서 ImageXpress Confocal HT.ai로 옮겨 Brightfield에서 Imaging한 다음 다시 배양기로 옮깁니다. 또한 과정을 예약할 수 있으며 이미지를 생성해야 하는 플레이트를 목록으로 입력하여 보다 쉽게 일괄 처리할 수 있습니다. 배지 교환(영양공급)을 위한 액체 처리기를 포함하는 더 복잡한 루틴도 구현할 수 있습니다.
생체모사칩 실험과 분석법
이 복잡한 생물학을 고급 High-Content Imaging 기술과 AI/머신 러닝 3D 분석 역량과 결합시키면 완전히 새로운 수준의 Assay가 가능하게 됩니다. 여기에서는 세포 배양, Assay, 분석의 자동화 방법을 공유하고 생체모사칩 시스템의 사용을 용이하게 하고 규모를 확대하는 데 필요한 도구를 제공할 수 있습니다.
생체모사칩을 위한 자료
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표적 개발과 신약 개발은 후보약물의 유효성 및 독성 효과를 판독하기 위해 2D 세포 및 동물 모델에 크게 의존합니다. 아직, 후보약물의 90%는 지난…
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복잡한 세포 Assay의 3D 오가노이드 및 자동화[팟캐스트]
3D organoids and automation of complex cell assays [Podcast]
유전자 치료와 맞춤 의학으로 정교한 신약 개발 시대에 접어들면서 복잡한 질병을 연구하고 치료 효과를 평가할…
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오가노이드 모델의 복잡성 구현
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자동화된 3D 생물학 실험과정을 위한 고급 기술 #SLASEurope2022
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SLAS Europe 2022은 새로운 주제에 대한 최신 연구뿐만 아니라 구축 방법에 중점을 둔 세션 및 패널 토론으로 가득 찬 수많은 세션을 주최했으며…
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3D Cell Culture의 진정한 통찰
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3D Cell Model은 복잡한 생물학적 효과, 조직 기능, 질병 연구 분야에서 점점 더 인기가 높아지고 있습니다. 자가 조직…
Application Note
생체모사칩 Assay의 자동화: 배양, Imaging, 혈관 형성 분석 자동화
Automation of an organ-on-a-chip assay: automated culture, imaging, and analysis of angiogenesis
3D 세포 모델은 2D 단층에서 성장한 세포보다 세포 3D 미세 환경을 더 잘 요약하기 때문에 많은 연구 분야에서 점점 인기가 높아지고 있습니다.
Scientific Poster
생체모사칩 Assay의 자동화: 배양, Imaging, 혈관 형성 분석 자동화
Automation of the organ-on a chip assay: automated culture, imaging and analysis of angiogenesis
인간 생물학과 더 유사한 생물학적 모델 시스템이 정말 필요합니다. 다양한 조직을 나타내는 3차원(3D) Cell Model과 생체모사칩(OoC) 구조…
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Engineering Next-gen Organoids with Automated Lab Workflows at #SLAS2022
SLAS2022, 실험실 자동화 및 스크리닝 협회 회의는 혁신적인 실험실 기술에 대해 배울 수 있는 또 다른 흥미진진한 한 해가 될 것입니다. 직접 참석 여부…
블로그
생체모사사칩 플랫폼에서 3D High-Content Imaging 및 분석 가능
Enabling 3D High-Content Imaging and Analysis on the Organ-on-a-Chip Platform
질병 모델링 및 약물 Screening을 위한 인체의 생물학적 환경을 모방하는 능력이 있고, 이를 미세한 크기의 시스템에서 수행한다고 상상해 보세요. 생체모사칩의 개발을 통해…
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Molecular Devices의 혁신: 자동화 High-Content Imaging 업데이트
Innovation at Molecular Devices: Updates in Automated, High-Content Imaging
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간행물
기법에 대해 이야기하기 | 오가노이드: 신약 개발 및 암 연구의 진보
Talking Techniques | Organoids: advancing drug discovery and cancer research
"2D에서 3D 세포 배양 또는 오가노이드로의 전환, 기초 생물학 및 질병 모델링을 위한 황금 표준이 지속되면서 훨씬 더 복잡한 분야에서 이러한 모델을 활용하고 있습니다…
간행물
두 업계 리더가 의학 분야의 새로운 접근 방식을 가속화하기 위해 '생체모사칩' 모델을 진보시키는 방법
How two industry leaders are advancing ‘organ-on-a-chip’ models to accelerate novel approaches in medicine
후보 약물의 치료 유효성과 잠재적 독성이 인체에 어떤 영향을 미칠지 정확하게 예측하는 능력은 신약 개발의 핵심 목표입니다. 전략…
eBook
여러분의 세포 imaging을 Transformation하세요
Transform your cell imaging
세포 이미징의 세계는 엔드포인트 및 live cell imaging 응용 분야에서 2D 단층, 3D 세포 모델 및 생체모사칩 플랫폼의 Imaging 및 분석에 이르기까지 매우 다양합니다. 유연성…
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High-Throughput 3D Imaging의 도전과제를 극복
Overcome the challenges of high-throughput 3D imaging
최근 Imaging 기술의 발전으로, 이제 3차원에서 복잡한 세포 네트워크를 관찰하고 분석할 수 있게 되었습니다. 3D Imaging을 통해, 우리는…
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새로운 Flowchip 시스템과 High-Content Imaging을 이용한 3D 세포 기반 Assay로 질병 모델링
Disease Modeling with 3D Cell-Based Assays Using a Novel Flowchip System and High-Content Imaging
중개연구를 가속화하기 위해 종양, 기관, 조직을 위한 3차원(3D) 세포 구조 이용에 대한 관심도가 증가하고 있습니다. 여기에서 우리는 새로운 자동화…
블로그
현장에서 일하는 응용 분야 과학자를 만나보세요. Dwayne Carter
Get to know our Field Applications Scientist: Dwayne Carter
Dwayne Carter는 우리에게 3D 바이오프린팅, 클론 스크리닝, 카리브해 스타일을 맛보게 해 줄 겁니다. Dwayne Carter는 2020년 11월에 Molecular Devices에 합류한 세포생물학자이자 교육자로…
블로그
Water Immersion 기술과 High-Content Imaging: 근접 촬영
Water immersion technology and high-content imaging: A closer look
3차원(3D) 세포 Assay는 in vivo 환경을 근접하게 모방하므로 신약 개발과 생물학 연구에서 가치 있는 도구로 등장했습니다.
Scientific Poster
Organ-on-a-Chip 플랫폼의 혈관 생성 3D Imaging 및 분석
3D imaging and analysis of angiogenesis in the organ-on-a-chip platform
혈관 형성은 기존의 혈관에서 새로운 혈관과 모세혈관이 형성 및 리모델링되는 생리학적 과정입니다.1 이는 내피세포에서 발생하며…
eBook
다양한 3D cell culture 모델용 high-content imaging
High-content imaging for diverse 3D cell culture models
다양한 3D 모델을 조사하고 3D 세포 배양 assay에서 경험한 일반적인 문제점을 해결합니다.
Application Note
Organ-on-a-chip model에서 혈관 형성 후 3D Imaging 분석 및 특성 분석
3D image analysis and characterization of angiogenesis in organ-on-a-chip model
혈관생성은 기존의 혈관에서 새로운 혈관과 모세혈관이 형성 및 리모델링되는 생리학적 과정입니다. 이는 내피세포에서 발생하며…
Scientific Poster
복잡한 생물학적 Assay의 정밀도와 품질을 개선하기 위해 자동화된 High-Content Imaging에 이용되는 Water Immersion Objective
Water immersion objectives for automated high-content imaging to improve precision and quality of complex biological assays
이 연구의 목적은 복잡한 생물학적 assay에서 이미지 품질 향상에 사용되는 Water Immersion Objective를 High-Throughput 환경에서 사용할 수 있을지 판단하는 것이었습니다.
간행물
생리학적으로 연관된 복잡한 세포 모델의 High-content screening
High-content screening of complex physiologically-relevant cell models
최근 몇 년 동안 신약 개발 및 개발 과정에 예측 가능성이 더 높고 더 복잡하며 생리학적으로 연관된 3차원(3D) 세포 모델을 사용하고자 하는 수요가 증가하고 있습니다…
고객 사례 소개
MIMETAS — ImageXpress Pico 및 ImageXpress Micro Confocal 시스템을 사용하여 OrganoPlates®용 조직 모델 개발
MIMETAS uses the ImageXpress Pico and ImageXpress Micro Confocal systems to develop tissue models for their OrganoPlates®
MIMETAS는 독자적인 3D 장기 칩 플랫폼인 OrganoPlate®을 제공합니다. OrganoPlate®은 완전히 호환 가능한 미세 유체 배양 플레이트로, 축소 장기 모델에서 모든 처리량의 약물을…
eBook
전문가다운 3D 이미지 촬영과 분석
Acquire and analyze 3D images like a pro
지난 몇 년에 걸쳐 3D Model은 놀라운 발전을 이루었습니다. 생분해성 스캐폴드, 장기 칩 구조, 또는 자기조립… 등의 방법을 사용합니다.
Scientific Poster
미세유체 플랫폼 내 3D 신경망의 형태학적 특성화에 대한 High-Content Assay
High-Content Assay for Morphological Characterization of 3D Neuronal Networks in a Microfluidic Platform
신경계와 생리학적 연관성을 갖는 생체 외 모델의 부재는 신경퇴행성 질환에 적용할 수 있는 assay 개발에 3D 배양을 이용하는 데 있어 큰 제약이 됩니다.
고객 사례 소개
에딘버러 대학은 QPix 콜로니 피커를 DNA 제조 규모 확대에 사용합니다.
University of Edinburgh uses QPix colony pickers to scale up DNA manufacturing
Edinburgh Genome Foundry(EGF)에서는 완전 자동화 로봇식 플랫폼을 사용하는 고객을 위해 유전 물질을 제조하여, DNA를 최대 1Mb 길이로…
동영상 및 웨비나

신약 개발 및 질병 모델링을 위한 High-throughput, 오가노이드 유래 Organ-on-a-Chip 시스템

High-Throughput의 Organ-on-a-chip 플랫폼을 이용한 생리학적으로 유의미한 조직 모델