Mini-Organo.腫瘍学的スクリーニングと薬剤開発のための高速ハイスループット3D培養有機型アッセイ

The Mini-Organo: A rapid high-throughput 3D coculture organotypic assay for oncology screening and drug development.

• Jessica L Chitty
• Joanna N Skhinas
• Elysse C Filipe
• Shan Wang
• Carmen Rodriguez Cupello
• Rhiannon D Grant
• Michelle Yam
• Michael Papanicolaou
• Gretel Major
• Anaiis Zaratzian
• Andrew M Da Silva
• Michael Tayao
• Claire Vennin
• Paul Timpson
• Chris D Madsen
• Thomas R Cox

抄録

背景:

試験管内細胞培養の使用は、正常および疾患状況での介入に対する細胞の挙動と反応に関する重要な洞察を得るための強力なツールです。インビボとは異なり、インビトロ実験では、隔離された環境の中で、様々な微小環境要素を独立して微調整して制御することができます。最近では、3次元（3D）in vitroアッセイの使用が拡大しており、より生理学的に3Dに関連した微小環境における細胞の挙動を研究するための代表的なツールが数多く開発されています。ヒトの組織生物学を再現できる複雑な3D in vitroモデルは、疾患の病態生理を理解するために不可欠である。

BACKGROUND: The use of in vitro cell cultures is a powerful tool for obtaining key insights into the behaviour and response of cells to interventions in normal and disease situations. Unlike in vivo settings, in vitro experiments allow a fine-tuned control of a range of microenvironmental elements independently within an isolated setting. The recent expansion in the use of three-dimensional (3D) in vitro assays has created a number of representative tools to study cell behaviour in a more physiologically 3D relevant microenvironment. Complex 3D in vitro models that can recapitulate human tissue biology are essential for understanding the pathophysiology of disease.

AIM:

3D培養コラーゲン収縮・浸潤アッセイ「オルガノタイプアッセイ」の開発は、標準的な2次元組織培養とin vivoマウスモデルとの間のギャップを埋める強力なアプローチとして広く採用されている。癌の設定では、これらのアッセイは、癌関連線維芽細胞（CAF）などの間質細胞がどのように細胞外マトリックス（ECM）のリモデリングを駆動して癌細胞の行動と介入への応答を変化させるかを解剖するために使用することができます。しかし、現在までに発表されているオルガノタイプのプロトコルの多くは、低スループットで、時間がかかり（最大数週間）、作業集約的で、しばしばスケーラビリティが制限されています。私たちの目的は、がんのスクリーニングや薬剤開発に使用するための、高速、ハイスループット、スケーラブルな3Dオルガノタイピングアッセイを開発することでした。

AIM: The development of the 3D coculture collagen contraction and invasion assay, the "organotypic assay," has been widely adopted as a powerful approach to bridge the gap between standard two-dimensional tissue culture and in vivo mouse models. In the cancer setting, these assays can then be used to dissect how stromal cells, such as cancer-associated fibroblasts (CAFs), drive extracellular matrix (ECM) remodelling to alter cancer cell behaviour and response to intervention. However, to date, many of the published organotypic protocols are low-throughput, time-consuming (up to several weeks), and work-intensive with often limited scalability. Our aim was to develop a fast, high-throughput, scalable 3D organotypic assay for use in oncology screening and drug development.

方法と結果:

ここでは、5日以内に簡単に完了することができる96ウェル有機型アッセイ「Mini-Organo」の改良版について述べる。我々は、間質細胞の3次元ECMリモデリング、3次元癌細胞浸潤の評価、および潜在的な抗癌治療ターゲットの有効性の評価を含む、マウスおよびヒトの癌生物学的アプローチの広い範囲でのアプリケーションを実証しています。さらに、記載されているオルガノタイプアッセイは、多様な実験条件下で異なる細胞タイプを用いてカスタマイズすることが可能である。

METHODS AND RESULTS: Here, we describe a modified 96-well organotypic assay, the "Mini-Organo," which can be easily completed within 5 days. We demonstrate its application in a wide range of mouse and human cancer biology approaches including evaluation of stromal cell 3D ECM remodelling, 3D cancer cell invasion, and the assessment of efficacy of potential anticancer therapeutic targets. Furthermore, the organotypic assay described is highly amenable to customisation using different cell types under diverse experimental conditions.

結論:

Mini-Organoハイスループット3Dオルガノアッセイは、時間効率の良い方法で、ヒトおよびマウスモデルでの潜在的な癌治療薬の迅速なスクリーニングを可能にします。

CONCLUSIONS: The Mini-Organo high-throughput 3D organotypic assay allows the rapid screening of potential cancer therapeutics in human and mouse models in a time-efficient manner.

© 2019 The Authors Cancer Reports Published by Wiley Periodicals, Inc.