Photo-click Decellularized Matrix Hydrogels for Generating Pancreatic Ductal Organoids

科学分野:

• 生体材料科学
• 幹細胞生物学
• オルガノイド技術

背景:

• ヒトiPSCは、疾患モデリングおよび薬剤スクリーニングのために膵臓導管オルガノイド（PDO）を生成するために使用されます。
• 現在のPDO生成は、腫瘍由来のマトリックスであり、未定義の組成と特性を持ち、発がん遺伝子の発現を促進する可能性があるMatrigelに依存しています。
• Matrigelの限界は、その弱い機械的特性のために、細胞-材料相互作用のメカニズム研究を妨げます。

研究 の 目的:

• ヒトiPSC由来PDO生成のためのMatrigel代替品として、光クリック可能な脱細胞化小腸粘膜下組織-ノルボルネン（dSIS-NB）ハイドロゲルを調査すること。
• PDO分化および機能に対するハイドロゲルの硬さの影響を評価すること。
• 膵臓導管組織の堅牢なモデルを作成するためのdSIS-NBハイドロゲルの可能性を評価すること。

主な方法:

• 膵臓前駆細胞（PP）は、iPSCから2D培養で分化され、スフェロイドに凝集され、次に調整可能な硬さのdSIS-NBハイドロゲルにカプセル化されました。
• オルガノイドの分化および機能は、形態、主要な導管マーカーの発現、および forskolin 誘発性膨潤によって評価されました。
• シングルセルRNAシーケンシング（scRNA-seq）は、オルガノイド内の細胞組成および分化軌跡を分析するために使用されました。

主要な成果:

• 硬いdSIS-NBハイドロゲル（約2.5 kPa）で生成されたPDOは、導管上皮表現型を維持し、機能的な forskolin 誘発性膨潤を示しました。
• 柔らかいdSIS-NBハイドロゲル（約0.9 kPa）およびMatrigelは、間葉系表現型につながり、機能的なPDOの生成に失敗しました。
• scRNA-seqは、硬いdSIS-NBハイドロゲルが導管細胞分化を著しく促進し、97％以上の導管子孫を達成したことを確認しました。

結論:

• 光クリック可能なdSIS-NBハイドロゲルは、機能的なヒトiPSC由来PDOを生成するためのMatrigelの有望で調整可能で定義された代替品を表します。
• ハイドロゲルの硬さは、膵臓前駆細胞分化を導管運命に向ける上で重要な要因です。
• より硬いdSIS-NBハイドロゲルは、膵臓研究のためのより正確で堅牢なPDOモデルの作成を容易にします。