대장암(CRC) 오가노이드
환자 유래 대장암 오가노이드
대장암 환자 유래 오가노이드(PDO)는 CRC 환자의 장 상피 생리학과 유전적 특성을 재현하는 3차원(3D) 세포 배양 모델입니다. 이러한 CRC PDO는 종양 미세환경 내에서 세포 간 상호작용, 산소와 영양소의 유입을 모델링합니다. 이러한 종양 오가노이드는 실험실에서 배양될 경우 3D 종양의 소형 다세포 복제물 역할을 하며 생체 내 특성을 유지하는 능력이 입증되었습니다.
CRC 오가노이드(그리고 신체의 다른 장기의 오가노이드)는 환자 생검에서 분리한 성체 줄기세포에서 유래됩니다. 조직은 실험실에서 처리되어 물리적 지지와 성장 인자를 제공하는 젤라틴성 기저막 기질에 포매됩니다. 조직 내의 줄기세포는 분열하여 여러 세포 유형(더 많은 줄기세포 포함)을 형성하고, 이 세포들은 원래 종양의 구조적 형태와 생리학을 모방하는 3차원 구조로 자가 조립됩니다. 이러한 구조가 한 번 형성되면 분리되어 동일한 방식으로 자가 조립되는 여러 개의 새로운 PDO를 다시 Seeding할 수 있습니다. 이런 방식으로, 필요에 따라 더 많은 수의 오가노이드를 제공하도록 확장할 수 있습니다.
대장암 환자 유래 오가노이드의 장점
CRC 관련 유전적 변화와 종양 구성을 나타내는 CRC PDO는 암 연구와 신약 개발에 이상적입니다. 생물학적으로 연관된 CRC PDO는 환자와 유사한 약물 반응을 보일 수 있으므로 새로운 치료의 효능을 예측하는 데 가치가 있습니다. 그러나 기존의 수동 오가노이드 Assay 실험과정은 신약 개발을 위한 재현 가능한 High-Throughput 약물 Screening에 적합하지 않습니다.
오가노이드의 스케일 조정과 Assay 자동화의 발전은 CRC PDO 실험과정을 표준화하는 데 도움이 되었습니다. 당사의 3D Ready 오가노이드는 당사의 생물반응기 특허 기술과 엄격하게 관리되는 공정을 사용하여 산업 환경에서 제조됩니다. 수백만 개의 표준화되고, 크기가 일정하며, 품질이 검증된 오가노이드를 이제 단일 배치로 생성할 수 있습니다. CRC 오가노이드는 냉동보관할 수 있으며, High-Throughput Assay에 필요할 때 사용할 수 있습니다. 액체 처리를 통해 PDO를 다중 Well 디쉬에 플레이팅하고 약물로 처리하면 오류와 작업 시간이 유의하게 줄어듭니다. 약물 처리에 따른 변화는 적합한 Assay와 이미지 분석을 사용하여 평가할 수 있습니다.
대장암 튜머로이드 배양과 Assay 실험과정
대장 튜머로이드에 대한 약물 효과 평가를 자동화할 수 있습니다. 아래의 실험과정은 항암 약물의 효과에 대한 자동화된 평가를 보여줍니다. PDO의 스케일 증가는 생물반응기 기술을 이용한 생물공정을 통한 확장을 통해 달성됩니다. 테스트할 제제로 오가노이드를 처리한 후, ImageXpress® Micro Confocal High-Content Imaging 시스템을 통해 형태학적 분석을 수행하면서, SpectraMax® iD5 Multi-Mode Microplate Reader를 사용하여 Viability Assay를 실시합니다. 실험과정에는 자동 배양과 액체 취급을 비롯해, 배양기에서 액체 취급기와 플레이트 리더기로 플레이트를 옮기기 위한 일정 예약 소프트웨어가 포함됩니다.
CRC PDO에 대한 실험 프로토콜
- 오가노이드 생물공정 - CRC PDO는 수동으로 확장되어 생물반응기에 Seeding됩니다. 그 결과로 생성된 오가노이드를 Counting하고 평가하여 최종 크기 범위를 결정합니다. 정의된 수의 오가노이드를 바이알에 넣고 냉동보관하여 사용자의 편의에 따라 Assay에 사용할 수 있도록 합니다.
- 해동 - PDO를 37℃에서 해동한 후 새로운 배지로 세척하고 펠릿화합니다.
- Seeding - PDO는 필요한 밀도로 다중 well 플레이트에 Seeding하기 위해 필요한 하이드로젤 또는 기저막 기질에 현탁됩니다.
- 처리 - Seeing 후 48시간이 지나면, 테스트할 약물이나 제제를 필요한 농도로 Well에 있는 PDO에 적용할 수 있습니다.
- Imaging과 분석 - 원하는 매개변수(오가노이드 수, 평균 직경, 평균 용적, 오가노이드가 덮은 총 면적, 형태 등)를 결정하기 위해 화합물 처리 5일 후에 Transmitted Light(TL) Imaging을 실시합니다.
- Viability Assay – End-Point Assay 프로토콜의 예
- Viability Assay 시약 - 자동 액체 취급기를 사용하여 Luminescent ATP Cell Viability Assay를 위한 Assay 시약을 Well에 첨가하고, 자동 마이크로플레이트 진동을 통해 세포 용해를 매개합니다.
- 배양 - 배양은 실온에서 25분간 진행됩니다.
- Luminescent ATP Cell Viability Assay - 일정 예약 소프트웨어와 샘플 취급기를 사용하여 마이크로플레이트를 배양기에서 액체 취급기와 Microplate Reader로 옮깁니다. 결과는 Microplate Reader 제어와 데이터 분석 소프트웨어를 통해 분석됩니다.
당사는 맞춤형 대장 오가노이드 실험과정을 위한 광범위한 실험실 자동화 솔루션을 제공합니다. 오가노이드 배양과 Seeding부터 액체 취급과 이미지 수집까지 각 단계를 자동화하고 당사의 데이터 분석 소프트웨어 솔루션과 결합하여 오가노이드 Assay에 대한 규정을 준수하고 출판 준비가 된 보고서를 생성할 수 있습니다.
주요 자산
환자 유래 대장암 오가노이드에서 약물 효과를 평가하기 위한 워크어웨이 솔루션
이 Scientific Poster에서는 환자 유래 대장암 오가노이드를 배양하고 항암 약물인 로미뎁신, 시스플라틴, 독소루비신, 트라메티닙으로 처리했습니다.
무표지 Transmitted Light Imaging에서는 약물 처리에 반응하여 오가노이드의 수와 오가노이드가 차지하는 총 면적에 있어서 용량 의존적 변화를 보여주었습니다. 플레이트 리더기 기반 Luminescent ATP Assay는 오가노이드로부터 정량적인 Cell Viability 데이터를 수집하는 데 도움이 되었습니다.
실험과정에는 자동화된 액체 취급, 마이크로플레이트 이동, 소프트웨어 분석 방법이 포함되어 있어 실제 작업 시간을 줄이고 약물 Screening을 가속화합니다.
최신 자료
대장 오가노이드 구조의 복잡성으로 인해 고급 Imaging과 분석 전략이 필요합니다. 또한, 더 빠른 처리와 일관성 향상을 위해 시간이 많이 걸리고 힘든 단계는 자동화해야 합니다. 자동화 전략을 통해 어떻게 정성적, 정량적 High-Throughput 튜머로이드 분석을 달성할 수 있는지 알아보세요.