腸の幹細胞とオルガノイド培養のための設計マトリックス
Nikolce Gjorevski1, Norman Sachs2, Andrea Manfrin1
1Laboratory of Stem Cell Bioengineering, Institute of Bioengineering, School of Life Sciences (SV) and School of Engineering (STI), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland.
Nature
|November 17, 2016
まとめ
合成ヒドロゲルは腸の幹細胞 (ISC) の環境を正確に制御し,よりよいオルガノイドの発達を可能にします. この研究は,研究と治療におけるISCの拡張とオルガノイド形成の改善のための定義されたマトリクスを提供します.
科学分野:
- バイオマテリアル科学
- 幹細胞生物学
- オルガノイド技術
背景:
- エピテリアオルガノイドは,臓器の発達,機能,疾患を研究するための貴重なモデルである.
- 現在のオーガノイド培養の制限は,未定義の動物由来マトリックスから生じる.
- 細胞外マトリックス (ECM) の特性を最適化することは,オルガノイド研究を進めるために極めて重要です.
研究 の 目的:
- 腸幹細胞 (ISC) の膨張と合成ヒドロゲルを用いたオルガノイド形成を制御する重要なECMパラメータを定義する.
- マウスとヒトのISC拡張とオルガノイド生成のための完全に定義された培養システムを開発する.
- ISC行動の異なる段階をサポートするダイナミックなマトリクスを作成します.
主な方法:
- ECMパラメータを体系的に変化させるためのモジュラー合成ヒドロゲルネットワークを使用した.
- ISCの振る舞いに対するマトリックス硬さと特定の粘着分子 (フィブロネクチン,ラミニン) の影響を調査した.
- 機械的にダイナミックな行列を開発し,硬さ状態の間の移行を行います.
主要な成果:
- ファイブロネクチンベースの粘着は,ISCの生存と増殖を支えた.
- YAPシグナル伝達による高いマトリックス硬さ,強化されたISC拡張.
- ラミニンベースの粘着を持つ柔らかいマトリクスは,ISCの分化とオルガノイド形成を促進しました.
- 定義されたシステムでマウスと人間のISCを成功裏に培養した.
結論:
- 定義された合成マトリクスは,ISCの動作とオルガノイド形成を正確に制御できます.
- 機械的にダイナミックな行列は 静的な未定義行列よりも 顕著な改善をもたらします
- このアプローチは現在のオルガノイド培養の限界を克服し,研究と治療の可能性を拡大します.
- 原則は,他の幹細胞タイプとオルガノイドのエンジニアリングマトリックスに適用できます.
