Содержание

Заполните таблицу.Строение и функции органоидов клетки.     Органоид                   

1. Які особливості біології бактерій можуть впливати на те, що їх об’єднання на рівні відділів не викликає великих проблем, а на рівні більших таксоно … мічних груп (царства, субдомени) викликає постійні дискусії?

6. Ağaç At Yosun Bakteri Mantar Amip Aşağıda verilen soruları, kutucuklardaki canlıları kullanarak cevaplayınız. (10 Puan) a) Hangileri kesinlikle tek … hücrelidir? Bobteni, Amip b) Er b) Hangileri ökaryot hücre yapısına sahiptir? c) Hangilerinin büyümesi için hücre sayısının artması gerekmez? d) Hangisinde yalancı ayaklar ile hareket gerçekleşir ?

Вещесва, которыми автомобильный транспорт загрязняет природу: угарный газ, резиновая пыль, сажа, оксиды азота, свинец, сера. Расположите ищ в порядке … степени вредности доя окружающей среды.

у чому полягає вплив на обмін речовин у людей психоактивних речовин?​

У гекконов ген гигантизма доминантен, наследуется независимо от окраски и в гомозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гетерозиготном, а ген ал … ьбинизма рецессивен и подавляется геном нормальной окраски.

Какова вероятность рождения от двух гетерозиготных по гену гигантизма альбиносов потомка нормальной окраски и нормального размера? Какова вероятность рождения супер-гиганта альбиноса? С решением, пожалуйста

яке значення жиророзчинних вітамінів для організму людей? які харчові продукти їх містять​

яке значення жиророзчинних вітамінів для організму людей? які харчові продукти їх містять?​

1.Структурні одиниці рослинних клітин у вигляді стопок цистерн апарату Гольджі -це? A. фаголізосоми Б. оксисоми В. пероксисоми Г. лізосоми Д. диктіосо … ми 2.Яка із властивостей відрізняє клітинну стінку від плазматичної мембрани? A. вибіркова напівпроникність Б. нездатність регуляції транспорту речовин В. самоскладання Г. динамічність Д. жорсткість 3.Яким клітинам властивий фагоцитоз? A. еритроцитам Б. тромбоцитам В. лейкоцитам Г. хондроцитам Д. остеоцитам 4.Жири у клітині синтезуються в: A.мітохондріях Б. лізосомах В. ядрі Г. ядерці Д. незерниста (гладенька) ЕПС​

МОЖНО ПЖ С ДАНО И РЕШЕНИЕМ2. У кошек полосатый хвост (А) доминирует над однотонным, а длинные усы (В) над короткими. скрестили двух дигетерозигот по э … тим двум признакам, получили 16 котят. Сколько котят будет с полосатым хвостом и длинными усами? Сколько разных генотипов будет котят?​

Вычеркнуть лишнее слово Крахмал,глюкоза,гликоген,целлюлоза

Таблица по биологии 9 класс Общие сведения о клетках Клеточная мембрана Строение клетки

Мембрана Её толщина 8 нм (1 нм = 10-9 м). Основу мембраны составляет слой молекул липидов, в котором расположены многочисленные молекулы белков. Некоторые белки находятся на поверхности липидного слоя, другие – пронизывают оба слоя липидов насквозь. Специальные белки образуют тончайшие каналы, по которым внутрь клетки или из неё могут проходить ионы калия, натрия, кальция, имеющие маленький диаметр. Молекулы пищевых веществ – белки, углеводы, липиды – попадают в клетку при помощи фагоцитоза или пиноцитоза Окружая каждую клетку, отделяет её от внешней среды. Наружная мембрана защищает внутреннее содержимое клетки – цитоплазму и ядро – от повреждений, поддерживает постоянную форму клетки, обеспечивает связь клеток между собой, избирательно пропускает внутрь клетки, необходимые вещества и выводит продукты обмена
Ядро Содержит ДНК, имеет шаровидную или овальную форму; внутренняя мембрана гладкая, а наружная имеет выступы. Общая толщина клеточной оболочки 30 нм. В оболочке ядра имеются поры. В ядерном соке расположены хроматин и ядрышки. От цитоплазмы ядро отделено оболочкой, состоящей из двух мембран. Хроматин представляет собой нити ДНК, которые образуют хромосомы. Нити хроматина накручиваются спиралью на особые белки. Кариотип – это набор хромосом, содержащийся в клетках. Внутреннее содержимое ядра – кариоплазма Содержит ДНК, необходимое для деления клетки и регулирования процессов белкового синтеза, обмена веществ и энергии, идущего в клетке. В оболочке ядра имеются многочисленные поры для попадания веществ из цитоплазмы в ядро и наоборот
Прокариоты – бактерии, не имеют ядра. Эукариоты – клетки всех остальных организмов, имеющие ядро. Диплоидный набор содержат ядра соматических клеток
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) Многочисленные каналы, стенки которых образованы мембраной, составляют наружную оболочку клетки. Эти каналы могут ветвиться, соединяться друг с другом, и возникает единая транспортная система клетки. Каналы ЭПС занимают 50% внутреннего объёма клетки. Средняя величина ЭПС – 50 нм. Часть мембран сети покрыта рибосомами. Другая часть ЭПС не покрыта рибосомами и получила название гладкая Шероховатая часть ЭПС – происходит синтез гормональных белков. Гладкая ЭПС выполняет транспортную функцию
Рибосомы Небольшие шарообразные органоиды диаметром 10-30 нм. Образованы рибонуклеиновыми кислотами и белками. Каждая рибосома состоит из нескольких частей. Рибосомы расположены на шероховатой эндоплазматической сети. Они свободно взвешены в цитоплазме клетки Рибосомы формируются в ядрышках ядра, а затем выходят в цитоплазму, где начинают выполнять свою функцию – синтез белков
Комплекс Гольджи Значительная часть синтезируемых клеткой веществ по каналам ЭПС поступает в особые полости, отграниченные от цитоплазмы мембраной. Эти полости уложены своеобразными стопками. Чаще всего цистерны аппарата Гольджи расположены вблизи от ядра клетки В комплексе Гольджи накапливаются вещества, которые клетка синтезирует для нужд всего организма, и выводятся из клетки наружу. В растительных клетках, возможно, синтезируется клетчатка для клеточной оболочки. Вещества необходимы самой клетке, например, пищеварительные ферменты «упаковываются» в мембранные пузырьки, отпочковываются и разносятся по цитоплазме
Лизосомы Маленький пузырёк, диаметром 0,5-1,0 мкм, содержащий в себе большой набор ферментов, способных разрушать пищевые вещества. В одной лизосоме могут находиться 30-50 ферментов. Лизосомы окружены мембраной, способной выдержать воздействие этих ферментов Чтобы внутриклеточное переваривание стало возможным, фагоцитарный или пиноцитарный пузырёк должен слиться с лизосомой. Лизосомы разрушают и саму клетку, в которой образовались
Митохондрии Энергетические органоиды клеток, расположены в цитопазме. Форма митохондрий различна – они могут быть овальными, округлыми, палочковидными. Диаметр их около 1 мкм, а длина – до 7-10 мкм. Митохондрии покрыты двумя мембранами: наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет многочисленные складки и выступы – кристы. Количество митохондрий в клетках различных живых существ и тканей неодинаково В мембрану крист встроены ферменты, синтезирующие за счёт энергии питательных веществ, поглощённых клеткой, молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ – универсальный источник энергии для всех процессов, происходящих в клетке
Пластиды Органоиды растительных клеток. В зависимости от окраски пластиды делят на лейкопласты, хлоропласты и хромопласты. Лейкопласты бесцветны и находятся в неосвещаемых частях растений. На свету в лейкопластах образуется зелёный пигмент хлорофилл. Больше всего хлоропластов в клетках листьев. Размер хлоропластов 5-10 мкм. По форме они могут напоминать линзу или мяч для игры в регби. Под наружной гладкой мембраной находится складчатая внутренняя мембрана. Между складками мембран находятся стопки связанных с ней пузырьков. Каждая отдельная стопка таких пузырьков называется граной. В одном хлоропласте может быть до 50 гран. В мембранах пузырьков, образующих граны, находится хлорофилл, необходимый для превращения энергии света в химическую энергию АТФ. Во внутреннем пространстве хлоропластов между гранами происходит синтез углеводов. В одной клетке листа находится от 20 до 100 хлоропластов. В хромопластах содержатся пигменты красного, оранжевого, фиолетового, жёлтого цветов. Пластиды содержат собственные молекулы ДНК. Они способны размножаться Основная функция зелёных пластид – хлоропластов – фотосинтез, то есть превращение энергии солнечного света в энергию макроэргических связей АТФ и синтез за счёт этой энергии углеводов из углекислого газа воздуха. В лейкопластах происходит накопление крахмала
Клеточный центр Расположен в цитоплазме всех клеток вблизи то ядра. Он играет роль в формировании внутреннего скелета клетки – цитоскелета. У животных и низших растений клеточный центр образован двумя центриолями. Каждая центриоль – это цилиндрик длиной около 0,3 мкм и диаметром 0,1 мкм, образованный тончайшими микротрубочками. Микротрубочки расположены по окружности центриолей по три, а ещё две микротрубочки лежат по оси каждой из двух центриолей. Центриоли расположены в цитоплазме под прямым углом друг к другу. У высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не имеет Микротрубочки поддерживают форму клетки и играют роль рельсов для движения органоидов по цитоплазме. Очень велика роль клеточного центра при делении клеток, когда центриоли образуют веретено деления
Органоиды движения Организмы двигаются при помощи особых органоидов движения — ресничек и жгутиков. Жгутики имеют большую длину, реснички короче – 10-15 мкм. Внутреннее строение ресничек и жгутиков одинаково: они образованы микротрубочками. Движение жгутиков и ресничек вызвано скольжением микротрубочек друг относительно друга, в результате эти органоиды изгибаются. Органоиды движения встречаются у клеток многоклеточных организмов. Жгутики есть у специализированных клеток, таких как сперматозоиды В основании каждой реснички или жгутика лежит базальное тельце, которое укрепляет их в цитоплазме клетки. Движения ресничек помогают очистке бронхов от инородных частиц, пыли. Все реснички эпителиальной клетки двигаются строго согласованно, образуя своеобразные волны

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ

Кле́тка— элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо состоят из множества клеток (многоклеточные животные, растения и грибы), либо являются одноклеточными организмами (многие простейшие и бактерии). Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.

Обычно размеры растительных и животных клеток колеблются в пределах от 5 до 20 мкм в поперечнике. Типичная бактериальная клетка значительно меньше – ок. 2 мкм, а наименьшая из известных – 0,2 мкм.

Некоторые свободноживущие клетки, например такие простейшие, как фораминиферы, могут достигать нескольких сантиметров; они всегда имеют много ядер. Клетки тонких растительных волокон достигают в длину одного метра, а отростки нервных клеток достигают у крупных животных нескольких метров. При такой длине объем этих клеток небольшой, а поверхность очень велика.

Самые крупные клетки – это неоплодотворенные яйца птиц, заполненные желтком. Наибольшее яйцо (и, следовательно, наибольшая клетка) принадлежало вымершей громадной птице – эпиорнису (Aepyornis). Предположительно его желток весил ок. 3,5 кг. Самое крупное яйцо у ныне живущих видов принадлежит страусу, его желток весит ок. 0,5 кг

Одно время клетка рассматривалась как более или менее гомогенная капелька органического вещества, которую называли протоплазмой или живой субстанцией. Этот термин устарел после того, как выяснилось, что клетка состоит из множества четко обособленных структур, получивших название клеточных органелл («маленьких органов»).

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учѐный Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему соты в ульях медоносных пчел, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «ячейка, клетка»).

В 1675 году итальянский врач М. Мальпиги, а в 1682 году — английский ботаник Н. Грю подтвердили клеточное строение растений. О клетке стали говорить как о «пузырьке, наполненном питательным соком». В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, 1632—1723) с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы (инфузории, амѐбы, бактерии). Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки — эритроциты и сперматозоиды. Таким образом, уже к началу XVIII века учѐные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. В 1802—1808 годах французский исследователь Шарль-Франсуа Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками. Ж. Б. Ламарк в 1809 году

распространил идею Мирбеля о клеточном строении и на животные организмы. В 1825 году чешский учѐный Я. Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в 1839 ввѐл термин «протоплазма». В 1831 году английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не мембрана, а содержимое.

Методы исследования клеток

Впервые клетки удалось увидеть только после создания световых микроскопов, с того времени и до сих пор микроскопия остается одним из важнейших методов исследования клеток. Световая (оптическая) микроскопия, несмотря на своѐ сравнительно небольшое разрешение, позволяла наблюдать за живыми клетками. В ХХ веке была изобретена электронная микроскопия, давшая возможность изучить ультраструктуру клеток.

В изучении клеточной формы и структуры первым инструментом был световой микроскоп. Его разрешающая способность ограничена размерами, сравнимыми с длиной световой волны (0,4–0,7 мкм для видимого света). Однако многие элементы клеточной структуры значительно меньше по размерам.

Другая трудность состоит в том, что большинство клеточных компонентов прозрачны и коэффициент преломления у них почти такой же, как у воды. Для улучшения видимости часто используют красители, имеющие разное сродство к различным клеточным компонентам. Окрашивание применяют также для изучения химии клетки. Например, некоторые красители связываются преимущественно с нуклеиновыми кислотами и тем самым выявляют их локализацию в клетке. Небольшая часть красителей

– их называют прижизненными – может быть использована для окраски живых клеток, но обычно клетки должны быть предварительно зафиксированы (с помощью веществ, коагулирующих белок) и только после этого могут быть окрашены.

Перед проведением исследования клетки или кусочки ткани обычно заливают в парафин или пластик и затем режут на очень тонкие срезы с помощью микротома. Такой метод широко используется в клинических лабораториях для выявления опухолевых клеток. Помимо обычной световой микроскопии разработаны и другие оптические методы изучения клетки: флуоресцентная микроскопия, фазово-контрастная микроскопия, спектроскопия и рентгеноструктурный анализ.

Оптическая микроскопия

В оптическом микроскопе увеличение объекта достигается благодаря серии линз, через которые проходит свет. Максимальное увеличение, которое можно достичь благодаря оптическому микроскопу, составляет около 1000. Еще одной важной характеристикой является

разрешение — расстояние между

двумя

точками, которые еще распознаются

отдельно, другими словами, разрешение

характеризует чѐткость изображения. Эта

величина ограничивается длиной световой

волны, и даже при использовании самого

коротковолнового

света —

ультрафиолетового —

можно

достичь

разрешения только около 200 нм; такое разрешение было получено еще в конце

XIX века. Таким образом, малейшие структуры, которые можно наблюдать под оптическим микроскопом, это митохондрии и бактерии, линейный размер которых составляет примерно 500 нм. Однако объекты размером меньше 200 нм видны в световом микроскопе только тогда, если они сами излучают свет. Эта особенность используется в флуоресцентной микроскопии, когда клеточные структуры или отдельные белки связываются со специальными флуоресцентными белками или антителами с флуоресцентными метками. На качество изображения, полученного с помощью оптического микроскопа, влияет также контрастность — еѐ можно увеличить, используя различные методы окраски клеток. Для изучения живых клеток используют фазовоконтрастную, дифференциальную интерференционно-контрастную и темнопольную микроскопию. Конфокальные микроскопы позволяют улучшить качество флуоресцентных изображений.

Электронная микроскопия

В 30-х годах XX века был сконструирован электронный микроскоп, в котором вместо света через объект пропускается пучок электронов. Теоретический предел разрешения для современных электронных микроскопов составляет около 0,002 нм, однако из практических причин для биологических объектов достигается разрешение только около 2 нм. С помощью электронного микроскопа можно изучать ультраструктуру клеток. Различают два основных типа электронной микроскопии:

сканирующую и трансмиссионную.

Сканирующая (растровая) электронная микроскопия (РЭМ) используется для изучения поверхности объекта. Образцы зачастую покрывают тонкой пленкой золота. РЭМ

позволяет получать объемные изображения. Трансмиссионная (просвечивающая) электронная микроскопия (ПЭМ) — используется для изучения внутреннего

строения клетки. Пучок электронов пропускается через объект, предварительно обработанный тяжелыми металлами, которые накапливаются в определенных структурах, увеличивая их электронную плотность. Электроны рассеиваются на участках клетки с большей электронной плотностью, в результате чего на изображениях эти области выглядят темнее.

Фракционирование клеток. Для установления функций отдельных компонентов клетки важно выделить их в чистом виде, чаще всего это делается с помощью метода дифференциального центрифугирования. Разработаны методики, позволяющие получить чистые фракции любых клеточных органелл. Получение фракций начинается с разрушения плазмалеммы и образования гомогената клеток. Гомогенат последовательно центрифугируется при различных скоростях, на первом этапе можно получить четыре фракции: (1) ядер и крупных обломков клеток, (2) митохондрий, пластид, лизосом и пероксисом, (3) микросом — пузырьков аппарата Гольджи и эндоплазматического ретикулума, (4) рибосом, в супернатанте останутся белки и более мелкие молекулы. Дальнейшее дифференциальное центрифугирование каждой из смешанных фракций позволяет получить чистые препараты органелл, к которым можно применять разнообразные биохимические и микроскопические методы.

Строение клеток

Все клеточные формы жизни на Земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток:

прокариоты (доядерные) — более простые по строению;

эукариоты (ядерные) — более сложные. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими.

Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.

Прокариотическая клетка

Прокариоты (от лат. pro — перед, до и греч. κάρῠον — ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелѐные водоросли), и археи. Основное содержимое клетки, заполняющее весь еѐ объѐм, — вязкая зернистая

цитоплазма.

Эукариотическая клетка

Эукариоты (эвкариоты) (от греч. ευ — хорошо, полностью и κάρῠον — ядро, орех)

— организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключѐн в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплѐнных изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином.

Строение эукариотической клетки. Схематическое изображение животной клетки.

Некоторые клетки, в основном растительные и бактериальные, имеют наружную клеточную стенку. У высших растений она состоит из целлюлозы. Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток: через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.. У клеток животных клеточные стенки, как правило, отсутствуют.

Под клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана или плазмалемма. Толщина плазматической мембраны около 10 нм, изучение ее строения и функций возможно только с помощью электронного микроскопа.

Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

Плазматическая мембрана обеспечивает в первую очередь разграничительную функцию по отношению к внешней для

клетки среде. Она представляет собой двойной слой молекул (бимолекулярный слой, или бислой). В основном это молекулы фосфолипидов и других близких к ним веществ. Липидные молекулы имеют двойственную природу, проявляющуюся в том, как они ведут себя по отношению к воде. Головы молекул гидрофильные, т.е. обладают сродством к воде, а их углеводородные хвосты гидрофобны. Поэтому при смешивании с водой липиды образуют на ее поверхности пленку, аналогичную пленке масла; при этом все их молекулы ориентированы одинаково: головы молекул – в воде, а углеводородные хвосты – над ее поверхностью.

Вклеточной мембране два таких слоя, и в каждом из них головы молекул обращены наружу, а хвосты – внутрь мембраны, один к другому, не соприкасаясь таким образом с водой.

Кроме основных липидных компонентов, она содержит крупные белковые молекулы, которые способны «плавать» в липидном бислое и расположены так, что одна их сторона обращена внутрь клетки, а другая соприкасается с внешней средой. Некоторые белки находятся только на наружной или только на внутренней поверхности мембраны или лишь частично погружены в липидный бислой.

Основная функция клеточной мембраны заключается в регуляции переноса веществ в клетку и из клетки.

Существует несколько механизмов транспорта веществ через мембрану:

Диффузия — проникновение веществ через мембрану по градиенту концентрации (из области, где их концентрация выше, в область, где их концентрация ниже). Диффузный транспорт веществ осуществляется при участии белков мембраны, в которых имеются молекулярные поры (вода, ионы), либо при участии липидной фазы (для жирорастворимых веществ).

Облегченная диффузия — специальные мембранные белки-переносчики избирательно связываются с тем или иным ионом, или молекулой и переносят их через мембрану.

Активный транспорт. Этот механизм сопряжен с затратами энергии и служит для переноса веществ против их градиента концентрации. Он осуществляется специальными

белками-переносчиками, образующими так называемые ионные насосы. Наиболее изученным является Nа+/К+-насос в клетках животных, активно выкачивающий ионы Nа наружу, поглощая при этом ионы К+ .

Всочетании с активным транспортом ионов в клетку через цитоплазматическую мембрану проникают различные сахара, нуклеотиды, аминокислоты.

Такая избирательная проницаемость физиологически очень важна, и ее отсутствие

–первое свидетельство гибели клетки. Это легко проиллюстрировать на примере свеклы. Если живой корень свеклы погрузить в холодную воду, то он сохраняет свой пигмент; если же свеклу кипятить, то клетки погибают, становятся легко проницаемыми и теряют пигмент, который и окрашивает воду в красный цвет.

Крупные молекулы типа белковых клетка может «заглатывать». Под влиянием некоторых белков, если они присутствуют в жидкости, окружающей клетку, в клеточной мембране возникает впячивание, которое затем смыкается, образуя пузырек – небольшую вакуоль, содержащую воду и белковые молекулы; после этого мембрана вокруг вакуоли разрывается, и содержимое попадает внутрь клетки. Такой процесс называется пиноцитозом (буквально «питье клетки»), или эндоцитозом.

Более крупные частички, например частички пищи, могут поглощаться аналогичным образом в ходе т.н. фагоцитоза. Как правило, вакуоль, образующаяся при фагоцитозе, крупнее, и пища переваривается ферментами лизосом внутри вакуоли до разрыва окружающей ее мембраны. Такой тип питания характерен для простейших, например для амеб, поедающих бактерий.

Экзоцитоз (экзо — наружу), благодаря нему, клетка выводит внутриклеточные продукты или непереваренные остатки, заключенные в вакуоли, или пузырьки. Пузырек подходит к цитоплазматической мембране, сливается с ней, а его содержимое выделяется в окружающую среду. Так выделяются пищеварительные ферменты, гормоны, гемицеллюлоза и др..

Структура цитоплазмы.

Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другие органоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено. Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

Эндоплазматический ретикулум

В эукариотической клетке существует система переходящих друг в друга мембранных отсеков (трубок и цистерн),

которая называется эндоплазматическим ретикулумом (или эндоплазматическая сеть, ЭПР или ЭПС). Ту часть ЭПР, к мембранам которого прикреплены рибосомы, относят к гранулярному (или шероховатому) эндоплазматическому

ретикулуму, на его мембранах происходит синтез белков. Те компартменты, на стенках которых нет рибосом, относят к гладкому ЭПР, принимающему участие в синтезе липидов. Внутренние пространства гладкого и гранулярного ЭПР не изолированы, а переходят друг в друга и сообщаются с просветом ядерной оболочки. Канальцы открываются и на поверхности клетки, и эндоплазматический ретикулум, таким образом, играет роль аппарата, через который внешняя среда может непосредственно взаимодействовать со всем содержимым клетки.

Крошечные тельца, называемые рибосомами, покрывают поверхность шероховатого эндоплазматического ретикулума, особенно вблизи ядра. Диаметр рибосом около 15 нм. Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой Их основная функция – синтез белков; к их поверхности прикрепляются матричная (информационная) РНК и аминокислоты, связанные с транспортными РНК. Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостях эндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидам и участкам клетки, где они потребляются.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи)

представляет собой стопку плоских мембранных мешочков, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом. Аппарат Гольджи асимметричен — цистерны располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи) содержат наименее зрелые белки, к этим цистернам непрерывно присоединяются мембранные пузырьки — везикулы, отпочковывающиеся от эндоплазматического ретикулума. По-видимому, при помощи таких же пузырьков происходит дальнейшее перемещение созревающих белков от одной цистерны к другой. В конце концов от противоположного конца органеллы

(транс-Гольджи) отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки.

Лизосомы

Лизосомы (греч. «лизео» — растворяю, «сома» — тело) представляют собой небольшие округлые тельца. Эти мембранные органоиды клетки имеют овальную форму и диаметр 0,5 мкм Они отпочковываются от аппарата Гольджи и, возможно, от эндоплазматического ретикулума. Лизосомы содержат разнообразные ферменты, которые расщепляют крупные молекулы: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Из-за своего разрушительного действия эти ферменты как бы «заперты» в лизосомах и высвобождаются только по мере надобности. Но если лизосома

повреждается от каких-либо внешних воздействий, то разрушается вся клетка или часть ее.

При внутриклеточном пищеварении ферменты выделяются из лизосом в пищеварительные вакуоли.

При голодании клетки лизосомы переваривают некоторые органоиды, не убивая клетку. Такое частичное переваривание обеспечивает клетке на какое-то время необходимый минимум питательных веществ.

Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Например, исчезновение хвоста у головастика лягушек происходит под действием ферментов лизосом.. В данном случае это нормально и полезно для организма, но иногда такое разрушение клеток носит патологический характер. Например, при вдыхании асбестовой пыли она может проникнуть в клетки легких, и тогда происходит разрыв лизосом, разрушение клеток и развивается легочное заболевание.

Ядро

Информационным центром клетки, местом хранения и воспроизводства наследственной информации, которая определяет все признаки данной клетки и организма в целом, является ядро. Удаление ядра из клетки, как правило, ведет к ее быстрой гибели. Форма и размеры ядра клетки очень изменчивый зависят от вида организма, а также от типа, возраста и функционального состояния клетки. Общий план

строения ядра одинаков у всех клеток эукариот. Клеточное ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса (нуклеоплазмы), хроматина и ядрышка (одного или нескольких). От цитоплазмы содержимое ядра отделено двойной мембраной или так называемой ядерной оболочкой. Наружная мембрана в некоторых местах переходит в каналы эндоплазматического ретикулума; к ней прикреплены рибосомы. Клеточное ядро содержит молекулы ДНК, на которых записана генетическая информация организма. . Этим определяется ведущая роль клеточного ядра в наследственности. В ядре происходит репликация — удвоение молекул ДНК, а также транскрипция— синтез молекул РНК на матрице ДНК. Сборка рибосом также происходит в ядре, в специальных образованиях, называемых ядрышками. Ядерная оболочка пронизана множеством пор, диаметр которых около 90 нм. Благодаря наличию пор, обеспечивающих избирательную проницаемость, ядерная оболочка контролирует обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

 

Цитоскелет

К элементам

цитоскелета относят белковые

фибриллярные структуры, расположенные в цитоплазме клетки: микротрубочки, актиновые и промежуточные филаменты. Микротрубочки принимают участие в транспорте органелл, входят в состав жгутиков, из микротрубочек строится митотическое веретено деления. Актиновые филаменты необходимы для поддержания

формы клетки, псевдоподиальных реакций. Роль промежуточных филаментов, повидимому, также заключается в поддержании структуры клетки. Белки цитоскелета составляют несколько десятков процентов от массы клеточного белка.

Центриоли

Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет, за исключением низших водорослей). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может

колебаться для разных организмов от 1 до 3.

Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки.

Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путѐм синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.

Митохондрии

Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. В митохондриях протекает окисление органических веществ, сопряженное с синтезом

аденозинтрифосфата (АТФ). Распад АТФ с образованием аденозиндифосфата (АДФ) сопровождается выделением энергии, которая расходуется на различные процессы жизнедеятельности, например на синтез белков и нуклеиновых кислот, транспорт веществ внутрь клетки и из нее, передачу нервных импульсов или мышечное сокращение.

Митохондрии, таким образом, являются энергетическими станциями, перерабатывающими «топливо» – жиры и углеводы – в такую форму энергии, которая может быть использована клеткой, а следовательно, и организмом в целом.

Органоиды клетки, отличия строения растительной клетки от животной в таблице, их функции

Любой человек знает ещё со школы, что все живые организмы, как растения, так и животные, состоят из клеток. Но вот из чего состоят они сами это известно отнюдь не каждому, а если всё-таки и известно, то не всегда хорошо. В данной статье мы рассмотрим строение растительных и животных клеток, разберёмся в их отличиях и сходствах.

Но сначала давайте разберёмся, что же вообще такое органоид.

Органоид это орган клетки, осуществляющий какую-либо свою, индивидуальную функцию в ней, обеспечивая при этом её жизнеспособность, ведь без исключения каждый процесс, происходящий в системе, очень для этой системы важен. А все органоиды составляют систему. Органоиды ещё называют органеллами.

Это интересно: вакуоль и её особенности.

Растительные органеллы

Итак, рассмотрим, какие же органоиды имеются в растениях и какие именно функции они выполняют.

Ядро и цитоплазма

Ядро (ядерный аппарат) один из самых важных органоидов. Оно отвечает за передачу наследственной информации ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту). Ядро органелла округлой формы. У него есть подобие скелета ядерный матрикс. Именно матрикс отвечает за морфологию ядра, его форму и размеры. Внутри ядра содержится ядерный сок, или кариоплазма. Она представляет собой достаточно вязкую, густую жидкость, в которой находятся маленькое ядрышко, формирующее белки и ДНК, а также хроматин, который реализует накопленный генетический материал.

Сам ядерный аппарат вместе с другими органоидами находится в цитоплазме жидкой среде. Цитоплазма состоит из белков, углеводов, нуклеиновых кислот и прочих веществ, являющихся результатами производства других органоидов. Главная функция цитоплазмы передача веществ между органоидами для поддержания жизни. Так как цитоплазма это жидкость, то внутри клетки происходит незначительное движение органелл.

Это интересно: органические вещества клетки, что входит в ее состав?

Мембранная оболочка

Мембранная оболочка, или плазмалемма, выполняет защитную функцию, оберегая органеллы от каких-либо повреждений. Мембранная оболочка представляет собой плёнку. Она не сплошная оболочка имеет поры, через которые одни вещества входят в цитоплазму, а другие выходят. Складки и выросты мембраны обеспечивают прочное соединение клеток между собой. Защищена оболочка клеточной стенкой, это наружный скелет, придающий клетке особую форму.

Вакуоли

Вакуоли это специальные резервуары для хранения клеточного сока. Он содержит в себе питательные вещества и продукты жизнедеятельности. Вакуоли накапливают его в процессе всей жизни клетки, подобные запасы необходимы в случае повреждений (редко) или же нехватки питательных веществ.

Аппарат, лизосомы и митохондрии

  • Аппарат, или комплекс Гольджи, это органелла, предназначенная для выведения побочных, ненужных веществ за пределы мембранной оболочки.
  • Лизосома органоид, окружённый специальной защитной мембраной. Внутри лизосомы всегда поддерживается кислотная среда. В её функции входит внутриклеточное переваривание макромолекул, превращение их в полезные вещества.
  • Митохондрии своеобразные энергостанции, имеют сферическую или эллипсоидную форму. Они обеспечивают клетку энергией. Процесс, происходящий в митохондриях, иногда называют внутриклеточным дыханием. Эти органеллы, окисляя органические соединения, образуют АТФ (аденозинтрифосфат) универсальный источник энергии для органоидов.

Хлоропласты, лейкопласты и хромопласты

Пластиды двумембранные органоиды клетки, делящиеся на три вида хлоропласты, лейкопласты и хромопласты:

  • Хлоропласты придают растениям зелёный цвет, они имеют округлую форму и содержат особое вещество пигмент хлорофилл, участвующий в процессе фотосинтеза.
  • Лейкопласты органеллы прозрачного цвета, отвечающие за переработку глюкозы в крахмал.
  • Хромопластами называют пластиды красного, оранжевого или жёлтого цвета. Они могут развиваться из хлоропластов, когда те теряют хлорофилл и крахмал. Мы можем наблюдать этот процесс, когда желтеют листья или созревают плоды. Хромопласты могут превратиться обратно в хлоропласты при определённых условиях.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть состоит из рибосом и полирибосом. Рибосомы синтезируются в ядрышке, они выполняют функцию биосинтеза белка. Рибосомные комплексы состоят из двух частей большой и малой. Количество рибосом в пространстве цитоплазмы преобладающее.

Полирибосома это множество рибосом, транслирующих одну большую молекулу вещества.

Органоиды животной клетки

Некоторые из органелл полностью совпадают с органоидами растительной, а некоторых растительных вообще нет в животных. Ниже приведена таблица сравнения особенностей строения.

Название органоида клетки В растительной В животной
Ядро и все его составляющие Имеется, отличий нет Имеется, отличий нет
Мембранная оболочка Имеется, защищена клеточной стенкой снаружи Имеется, клеточная стенка отсутствует
Цитоплазма Имеется, отличий нет Имеется, отличий нет
Вакуоли, пластиды Имеются Не имеются
Аппарат Гольджи, лизосомы и митохондрии Имеются, отличий нет Имеются, отличий нет
Пиноцитозный пузырёк Не имеется Имеется
Центриоли Не имеются Имеются

Разберёмся с последними двумя:

  • Центриоли не до конца изученная органелла. Её функции до сих пор остаются загадкой, предполагается, что они определяют полюс животной клетки при её делении (размножении).
  • Пиноцитозный пузырёк временная органелла, образующаяся во время пиноцитоза, процесса захвата капельки жидкости клеточной поверхностью. Сначала образуется пиноцитозный канал, от которого отходят пиноцитозные пузырьки. Пиноцитозный пузырёк предназначен для транспортировки полученного извне вещества, он движется, гуляет по цитоплазме до последующей переработки.

Можно сказать, что строение животной и растительной клеток различно потому, что растения и животные имеют различные формы жизни. Так, органоиды растительной клетки лучше защищены, потому что растения недвижимы они не могут убежать от опасности. Пластиды имеются в растительной клетке, обеспечивая растению ещё один вид питания фотосинтез. Животным же в силу их особенностей питание посредством переработки солнечного света совершенно ни к чему. А потому и ни одного из трёх видов пластидов в животной клетке быть не может.

Строение и функции органоидов клетки

Просмотр видео
«история микроскопа»
•https://twig-bilim.kz/ru/film/the-history-of-th
e-microscope
Тема урока
Особенности и функции клеточных
органоидов.
Цель урока
Объяснять особенности строения и функции
органоидов клетки, видимые под
электронным микроскопом.
Критерии оценивания
• — Знает главные компоненты клеток, применяет знания для
определения органоидов клетки.
• — Заполняет таблицу на соответствие компонентов клетки, с
выполняемыми ими функциями, может воспользоваться материалом
учебника (интернет ресурс).
• — Перечисляет название каждого органоида, различает на
микрофотографиях клеточные компоненты, объясняет их функции,
учитывая то, имеется ли он или отсутствует (компонент или органоид) в
обеих клетках.
• — Описывает следующие компоненты: ядро, цитоплазму, клеточную
мембрану, клеточную стенку, вакуоль, лизосомы, рибосомы, хлоропласт
и митохондрию, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум
(гладкий и шероховатый).
Единицы измерения, используемые в
биологии клетки
Нижний предел того, что еще в состоянии различить
невооруженный глаз человека 50 – 100 мкм.
Самый тонкий волос на теле человека имеет
диаметр около 30 мкм.
В среднем d животных клеток равен 20 мкм, а
растительных 40 мкм.
Единица
пример
Миллиметр (мм)
1
Микрометр (мкм)
1000
Нанометр (нм)
1000000
Разрешающая способность и увеличение
Сравните фотографии одних и тех же растительных
клеток, сделанные с помощью светового (А) и
электронного (Б) микроскопов при одном и том же увеличении
(около х 2500)
Разрешающей способностью называют способность
прибора отобразить раздельно два мелких
максимально близко расположенных объекта.
Ниже предела разрешения эти объекты будут
восприниматься как один объект.
Разрешающая способность и увеличение – это не одно и
то же. Мы увеличиваем фотографию, чтобы лучше
видеть изображение, но если продолжать ее
увеличивать, то в конце концов изображение
распадется на ряд отдельных расплывающихся пятен.
Как видно на рисунках А и В в электронном микроскопе
разрешение намного больше.
Просмотр видео «Что такое клетка».
https://twig-bilim.kz/ru/film/what-is-a-cell
Просмотр видео «Что такое клетка». Ключевые факты:
Все клетки имеют важную генетическую информацию,
хранящуюся в ядре, которое находится в цитоплазме.
В цитоплазме также содержатся рибосомы,
синтезирующие белок, и митохондрии, необходимые
для дыхания.
Хлоропласты в клетках позволяют растениям
использовать световую энергию в процессе
фотосинтеза.
Назовите клеточные органоиды
Проверка карточек растительная клетка
Проверка карточек животная клетка
1-ядрышко
2-ядро
3-рибосома
4-везикула
5-шероховатый ЭПС
6-аппарат Гольджи
7-цитоскелет
8-гладкий ЭПС
9-митохондрия
10-лизосома
11-цитозоль
12-пероксисома
13-центриоль
«Заполнение таблицы» с помощью
интернет ресурса
http://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-z
akonomernosti/tcitologiia-nauka-o-kletke-17330/kletochn
aia-teoriia-organoidy-kletki-ikh-funktcii-16038
Название
органоида
Строение
Функции
• Групповая работа «Логические поисковые
задания»: микрофотографии органоидов
клетки, названия и функции, затем группы
меняются для взаимопроверки.
7 мин — на выполнение
Индивидуальная работа «Схема
немембранные, одномембранные и
двумембранные органоиды». Работа с научным
текстом.
Домашняя работа:
• Выучить и уметь описывать следующие компоненты: ядро,
цитоплазму, клеточную мембрану, клеточную стенку, вакуоль,
хлоропласт и митохондрию.
• Литература Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут биология в 3-х томах, том
1 стр. 177-181
• Посмотреть видео:
• https://www.youtube.com/watch?v=PHTvqW7CzXY
• https://www.youtube.com/watch?v=WWuJqBUYVg4
• Выполнить одно из следующих заданий (на выбор):
• Написать эссе «Что мне может рассказать моя клетка»;
• Сделать модель клетки с подписями из различных подручных
материалов.

Тема №2 «Строение клетки», «Органоиды клетки»

10 класс Биология

Тема №2 «Строение клетки», «Органоиды клетки»

Задания:

1.Прочитать §14-20 стр.55-81, учебник «Биология» А.А.Каменский, Е.А. Криксунов


2.Составить таблицу « Органоиды клетки»

Название органоида

Особенности строения

Функция

1.Цитоплазма

2.Клеточная мембрана

3.Эндоплазматическая сеть(ЭПС)

4.Комплекс Гольджи

5.Лизосомы

6.Митохондрии

7.Пластиды

8.Рибосомы

9.Клеточный центр

10. Органоиды движения

11.Клеточные включения

3.Изучить презентацию «Строение клетки»

4.Выполнить тесты по теме: «Строение клетки»

Результаты тестов посылать по электронной почте – [email protected]

Учителю по биологии –Кондратьевой Зинаиде Васильевне

Ядро

1)Ядро – это а)двумембранная структура

б)одномембранная структура

в)немембранная структура

2)Хромосомы – это

а)структуры, состоящие из белка

б)структуры, состоящие из ДНК

в)структуры, состоящие из РНК

г)структуры, состоящие из белка и ДНК

3)Роль ядрышка заключается в формировании:

а)хромосом

б)лизосом

в)рибосом

г)митохондрий

4)С появлением какой структуры ядро обособилось от цитоплазмы?

а)хромосомы

б)ядрышко

в)ядерный сок

г)ядерная оболочка

5)Какая ядерная структура несёт наследственные свойства организма?

а)ядерная оболочка

б)ядерный сок

в)хромосомы

г)ядрышко

6)В какой части ядра находится молекула ДНК?

а)ядерный сок

б)хромосомы

в)ядерная оболочка

7)Каковы функции ядра?

а)хранение и передача наследственной информации

б)участие в делении

в)участие в биосинтезе белка

г)синтез ДНК

д)синтез РНК

Цитоплазма и её организмы

1.Цитоплазма – это:

а)водный раствор солей и органических веществ, вместе с органоидами клетки, но без ядра

б)раствор органических веществ, включающий раствор клетки

в)водный раствор минеральных веществ, включающий все органоиды клетки, вместе с ядром

2.Какую из перечисленных функций плазматическая мембрана не выполняет?

а)транспорт веществ

б)защиту клетки

в)взаимодействие с другими клетками

г)синтез белка

3.Какаю функцию выполняют белки, входящие в состав клеточной мембраны?

а)строительную

б)защитную

в)ферментативную

г)все указанные функции

4.Фагоцитоз – это:

а)захват клеточной жидкости

б)захват твёрдых частиц

в)транспорт веществ через мембрану

г)ускорение биохимических реакций

5.Основная функция лизосом:

а)синтез белков

б)расщепление органических веществ клетки до мономеров

в)избирательный транспорт веществ

г)образование рибосом

6.Функция шероховатой эндоплазматической сети клетки:

а)транспорт веществ и синтез белков

б)переваривание органических веществ

в)участие в межклеточных контактах

г)образование рибосом

7.Функцийя гладкой эндоплазматической сети :

а)синтез белков

б)синтез углеродов и липидов

в)синтез АТФ

г)синтез РНК

8.Какие из органоидов клетки относятся к не мембранным компонентам?

а)ядро и лизосом

б)аппарат Гольджи

в)Эндоплазматическая сеть

г)рибосомы

Клеточная теория

1.Какое из названных свойств лежит любой клетке?

а)способность к образованию гамет(половых клеток)

б)способность проводить нервный импульс

в)способность сокращения

г)способность к обмену веществ

2.С какой из областей знания в большей мере связано развитие клеточной теории в 19-20 столетиях?

а)с развитием микроскопии

б)с развитием философии

в)с развитием физики и химии

г)с развитием всех указанных направлений

3.Какое из положений точнее отражает сущность клеточной теории?

а)все растительные организмы состоят из клеток

б)все животные организмы состоят из клеток

в)все, как низшие, так и высшие организмы состоят из клеток

г)клетки всех организмов одинаковы по своему строению

4.Какой из признаков клетки указывает на её видовую принадлежность?

а)наличие ядра и цитоплазмы

б)количество хромосом

в)количество митохондрий

г)наличие хромосом

5.Основное отличие клеток растений от клеток животных связано:

а)с присутствием в клетках растений пластид и клеточной стенки

б)с присутствием в растительных клетках углеродов

в)с принципиально другой формой растительных клеток

г)с неспособностью растительных клеток отвечать на раздражение

6.Клеточное строение всех организмов свидетельствует:

а)о единстве живой и неживой природы

б)о единстве химического состава клеток

в)о единстве происхождения живых систем

г)о сложности строения живых систем

7.Роль клеточной теории в науке заключается в том, что она:

а)обобщила все имеющиеся к 19 в. Знания о строении организмов

б)выявила основную функциональную единицу жизни

в)создала базу для развития цитологии

г)сделала все перечисленное в пунктах А-Г

Химический состав клетки.

Неорганические вещества.

1.Какой из химических элементов содержится в клетках в наименьшем количестве?

а)азот

б)кислород

в)углерод

г)водород

2.Какой из химических элементов одновременно входит в состав костной ткани и нуклеиновых кислот ?

а)калий

б)фосфор

в)кальций

г)цинк

3.При замерзании воды расстояние между молекулами:

а)уменьшается

б)увеличивается

в)не изменяется

4.У детей развивается рахит при недостатке:

а)марганца и железа

б)кальция и фосфора

в)меди и цинка

г)серы и азота

5.Какой из элементов входит в молекулу хлорофилла?

а)натрий

б)калий

в)магний

г)хлор

6.Выписать из ряда химических элементов: O, C, H, N, Fe, K, S, Zn, Cu, содержащихся в клетке, те, которые являются:

а)основой органических соединений

б)макроэлементами

в)микроэлементами

7.Выписать из предложенного ряда элементов:O, Si, Fe, H, C, N, Al, Mg те, которые преобладают:

а)в живой природе

б)в неживой природе

8.Каково значение воды для жизнедеятельности клетки:

а)среда для химических элементов

б)растворитель

в)источник кислорода при фотосинтезе

Химический состав клетки.

Органические вещества.

1.Какое из названных химических соединений не является биополимером?

а)белок

б)глюкоза

в)ДНК

г)целлюлоза

2.Из каких соединений синтезируется углеводороды при фотосинтезе?

а)из O2 и H2O

б)из СO2 и H2

в)из CO2 и Н2O

г)из CO2 и H2CO3

3. Какой из продуктов целесообразнее давать уставшему марафонцу на дистанции для поддержания сил?

а)Кусочек сахара

б)немного сливочного масла

в)кусок мяса

г)немного минеральной воды

4.Способность верблюдов хорошо переносить жажду объясняется тем, что жиры:

а)сохраняет воду в организме

б)выделяет воду при окислении

в)создают теплоизолирующий слой, уменьшающий испарение

5.Наибольшее количество энергии выделяется при расщеплении одного грамма:

а)С5H12O5

б)C6H10O6

в)С6H12O6

г)C6H12O5

6.В каком случае правильно написана формула молекулы глюкозы?

а)эфир

б)спирт

в)вода

г)соляная кислота

Биополимеры. Нуклеиновые кислоты.

1.Заполните пропуски в тексте:

В клетках имеется _______ типа нуклеиновых кислот ______ и ______

Эти биополимеры состоят из ________, называемых _________

Каждый нуклеотид состоит из _______ компонентов. В состав ДНК

входят следующие азотистые основания _____,______,_____,_____.

В состав РНК — _____,_____,_____,_____.

2.В каком случае правильно указан состав нуклеотида ДНК?

а)рибоза, остаток фосфорной кислоты, тимин

б)фосфорная кислота, урацил, дезоксирибоза

в)остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин

г)остаток фосфорной кислоты, рибоза, гуанин

3.Если цепь ДНК предоставляет собой последовательность нуклеотидов, показанную ниже, то как будет выглядеть комплементарная её цепь?

ААТ – ГЦГ – ЦТА – ЦЦЦ

….- ….- ….- ….

4.Порядок расположения нуклеотидов в молекуле ДНК определяет:

а)вторичную и третичную структуры белка

б)первичную структуру белка

в)четвертичную структуру белка

г)все структуры белка

5.Какую из функции выполняется информационная РНК?

а) перенос аминокислот на рибосомы

б)снятие и перенос информации ДНК

в)формирование рибосом

г)все перечисленные функции

Органоидов по дизайну

Наука. Авторская рукопись; доступно в PMC 2021 18 июня.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC8212787

NIHMSID: NIHMS1708783

Takanori Takebe

1 900atiinn Center for Stem Cell and Organoid Medicine Медицинский центр больницы, Цинциннати, Огайо 45229, США

2 Отделение гастроэнтерологии, гепатологии и питания, Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

3 Отделение биологии развития, Медицинский центр детской больницы Цинциннати , Цинциннати, Огайо 45229, США

4 Институт исследований, Токийский медицинский и стоматологический университет (TMDU), 1-5-45 Юшима, Бункё-ку, Токио 113-8510, Япония

Джеймс М.Wells

1 Центр медицины стволовых клеток и органоидов (CuSTOM), Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

3 Отдел биологии развития, Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

5 Отделение эндокринологии, Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

1 Центр медицины стволовых клеток и органоидов (CuSTOM), Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

2 Отделение гастроэнтерологии, гепатологии и питания, Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

3 Отделение биологии развития, Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

4 Институт исследований Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU), 1-5-45 Юшима, Бункё-ку, Токио 1 13-8510, Япония

5 Отделение эндокринологии, Медицинский центр детской больницы Цинциннати, Цинциннати, Огайо 45229, США

Вклад авторов: J.M.W. и T.T. совместно придумали и написали этот обзор.

Окончательная отредактированная версия этой статьи издателем доступна в ScienceSee другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Органоиды — это многоклеточные структуры, которые могут быть получены из органов взрослых или плюрипотентных стволовых клеток. Ранние версии органоидов варьируются от простых эпителиальных структур до сложных неорганизованных тканей с большим клеточным разнообразием. Текущая задача состоит в том, чтобы сконструировать клеточную сложность органоидов контролируемым образом, что приведет к организованной сборке и приобретению функции ткани.Эти усилия основывались на исследованиях сборки органов во время эмбрионального развития и привели к развитию органоидов с многослойной тканевой сложностью и функциями более высокого порядка. Мы обсуждаем, как следующее поколение органоидов может быть сконструировано с помощью инженерного повествовательного дизайна для управления формированием паттернов, сборкой, морфогенезом, ростом и функцией.

Органоиды — это трехмерные (3D) структуры с многоклеточной сложностью и некоторым уровнем структуры и функции ткани.В течение десятилетий органоиды получали путем разрушения взрослых органов и выращивали в виде сложных, но плохо определенных тканей in vitro (1). Однако они также образуются из эмбриональных или взрослых стволовых клеток. Поскольку органоиды одновременно хорошо поддаются обработке и расширению, а также могут подвергаться генетическим манипуляциям, они хорошо подходят для изучения развития органов и патофизиологии in vitro (2). Органоиды человека способствовали изучению врожденных дефектов человека, патогенных микроорганизмов, специфичных для человека, и скринингу экспериментальных препаратов на эффективность перед тестированием на пациентах (3).

Усилия по исследованию стволовых клеток взрослых были сосредоточены на идентификации стволовых клеток, их изоляции, размножении в культуре с использованием нишевых факторов (4) и дифференцировке в зависимости от конкретной судьбы. В течение последнего десятилетия ученые стремились использовать и контролировать потенциал стволовых клеток для создания органоидов с определенной сложностью на уровне тканей или органов. В отличие от взрослых стволовых клеток, эмбриональные или индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) могут образовывать все ткани тела и спонтанно дифференцироваться in vivo в дезорганизованную массу дифференцированных тканей, называемую тератомой ().Путем манипулирования факторами, которые контролируют эмбриональный органогенез, были разработаны методы, которые направляют поэтапную дифференцировку PSCs в органоиды, ограниченные эмбриональным зародышевым слоем, органоспецифические органоиды и даже специфические типы клеток, такие как гепатоциты, нейроны и кардиомиоциты ().

Контроль хаотической дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток.

Плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) стохастически дифференцируются in vivo в неупорядоченную смесь тканей, называемую тератомами [изображение тератомы с разрешения Санджая Мухопадхая, клиника Кливленда].Дифференцировка ПСХ может быть направлена ​​поэтапно, контролируя начало формирования зародышевого листка [органоид ЦНС с глазным бокалом показан из (29) с разрешения Nature, авторское право 2011], формирование паттерна органов (показаны органоиды кишечника) и определение индивидуальных типы клеток (показаны гепатоциты).

Основная цель исследования органоидов — использовать полученные in vitro конструкции для замены больных или стареющих органов. Однако сложность клеток, геометрия ткани, рост и функция создают проблемы при переходе к клиническим применениям.Кроме того, необходимо разработать методы для получения органоидов контролируемым и стереотипным образом, чтобы уменьшить неоднородность. Ниже мы исследуем, как процессы нормального органогенеза были использованы для улучшения усилий по созданию органоидов («органоидогенез») и как инженерные подходы могут помочь преодолеть препятствия и привести к лучшему контролю над сборкой, ростом, формой и функцией органоидов. .

Основанные на органогенезе принципы для управления органоидогенезом

Усилия по органогенезу были сосредоточены на принципах, извлеченных из исследований органогенеза, процесса, посредством которого формируются органы в развивающемся эмбрионе.Органогенез условно можно разделить на стадии () (5). Первый — это формирование трех зародышевых листков эмбриона во время гаструляции: эктодермы, мезодермы и энтодермы. На втором этапе зародышевые листы подразделяются на региональные подобласти вдоль передне-задней (A-P) и дорсально-вентральной (D-V) оси. Третья стадия включает серию морфогенетических процессов, которые управляют формированием зачатков 3D органов в точных местах вдоль осей A-P и D-V. Как только зачатки органов установлены, каждый орган становится васкуляризированным и иннервируется эндотелиальными предшественниками и клетками нервного гребня, соответственно.Васкуляризация приносит кислород, питательные вещества и факторы кровообращения, а также кроветворные клетки (включая макрофаги), которые могут участвовать в развитии органов и сохраняться постнатально.

Использование принципов органогенеза для создания клеточной сложности во время органоидогенеза.

На верхней панели показаны некоторые из основных этапов сборки зачатков органов. Средняя линия указывает на дополнительные типы клеток, которые включаются в развивающиеся органы (сосудистые клетки, нервы, иммунные клетки), и то, как эти типы клеток были экспериментально включены в развивающиеся органоиды (нижняя панель).После трансплантации органоиды могут стать васкуляризированными хозяином и продолжать расти в размерах и претерпевать морфогенез тканей.

С начала гаструляции, в течение 4–5 дней у мышей и 20–30 дней у людей зачатки органов содержат большинство необходимых клеточных компонентов, которые будут способствовать полноценному функционированию органа. Большая часть оставшихся разработок связана с реципрокными паракринными взаимодействиями между клетками и системными сигналами, доставляемыми кровообращением; эти взаимодействия управляют ростом, морфогенезом и дифференцировкой тканей.Во многих отношениях эти ранние стадии развития органов можно рассматривать как «самосборку», процесс, используемый для описания того, как органоиды образуются посредством сборки популяции тканевых предшественников. Следовательно, контроль этих ранних стадий органогенеза важен для управления органоидогенезом.

Обеспечение направления к хаотической дифференциации

Ранние попытки контролировать стохастическую дифференциацию PSCs были сосредоточены на направлении их дифференцировки в один из трех первичных зародышевых листков.Первым примером этого были эксперименты с мышиными и человеческими PSC, которые были дифференцированы в агрегаты нервной эктодермы, которые образовали органоиды, содержащие смесь производных переднего мозга, таких как мозжечок и оптические ткани (6). Хотя органоиды эктодермы начинаются как симметричные структуры, неконтролируемые события нарушения симметрии приводят к случайным очагам дифференцировки, приводя к гетерогенным органоидам, содержащим смесь различных нервных тканей. Однако, манипулируя сигнальными путями для равномерного управления региональным паттерном органоидов, PSC могут быть направлены на формирование определенных типов органоидов, представляющих средний мозг, гипоталамус, мозжечок, сетчатку, сердце, почки, легкие, пищевод, поджелудочную железу, печень, желудок (оба глазного дна). и антрального отдела), тонкую кишку, толстую кишку и т. д.(2). Некоторые из этих органоидных систем первого поколения обладают поразительным клеточным разнообразием. Например, органоиды кишечника содержат почти все типы эпителиальных клеток кишечника, а также мезенхиму кишечника, которая формирует фибробласты, гладкие мышечные волокна и интерстициальные клетки Кахаля.

Повышение сложности органоидов

Следующее поколение органоидогенеза сосредоточено на включении критических типов клеток, которые являются общими для всех органов, таких как кровеносные сосуды, лимфатические сосуды, нервы, стромальные клетки и иммунные клетки ().Во время органогенеза многие из этих типов клеток возникают в другой области эмбриона и доставляются в развивающийся орган путем миграции или эмбрионального морфогенеза. В случае органоидогенеза типы сосудистых и нейрональных клеток могут генерироваться отдельно и вводиться в формирующиеся органоиды во время, которое приближается к их нормальному прибытию во время эмбрионального органогенеза. Этот подход был использован для включения васкуляризации органоидов мозга и печени (7, 8), интернейронов и микроглии в органоиды головного мозга (9-12) и функционального кишечного нейроглиального сплетения, способного контролировать перистальтику кишечных органоидов (13).

Общей чертой этих исследований является замечательная способность сосудистых и нейрональных клеток-предшественников включаться в развивающийся органоид и самоорганизовываться в нервные и сосудистые сплетения. Это поддерживает идею о том, что популяции соответствующих стадий клеток-предшественников, которые помещены вместе, обладают внутренней способностью к самоорганизации (14). Как и в процессах самоорганизации, которые происходят во время органогенеза in vivo, когда разные популяции клеток-предшественников взаимодействуют через паракринные факторы для координации формирования тканевой структуры, органоиды образуют тканевые структуры, когда клетки связываются и координируются друг с другом в микросреде формирующийся органоид.

Содействие функции органоидов и зрелости тканей

Органоидные системы продемонстрировали широкий спектр функциональных возможностей, включая сократимость мышц, функцию эпителиального барьера, активность нейронов, детоксикацию гепатоцитов, секрецию желудочного сока и секрецию инсулина бета-клетками. Однако ткани, происходящие из PSC, имеют тенденцию быть более эмбриональными по своей природе и не имеют структуры и полной функциональности своих взрослых аналогов. У людей органы способны поддерживать жизнь недоношенных детей, рожденных уже на 24 неделе беременности (где доношенный срок составляет 40 недель).В соответствии с этим увеличение времени в культуре улучшило созревание органоидов головного мозга, кишечника и почек при отсутствии каких-либо других манипуляций (15-17). Однако органоиды в культуре не вырастают больше нескольких миллиметров из-за ограничений пассивной диффузии кислорода, питательных веществ и других гуморальных факторов. Это можно преодолеть путем приживления органоидов в сосудистое русло у животных, где они становятся васкуляризированными хозяином и могут продолжать расти и созревать (8, 13, 18, 19).Органоиды кишечника человека продолжают расти в ткани сантиметрового размера с ворсинками, содержащими границы зрелых щетинок, круговые и продольные мышечные слои и интерстициальные клетки Кахаля. В качестве альтернативы приживлению in vivo могут быть разработаны сконструированные сосудистые системы для взаимодействия с органоидами, чтобы способствовать их непрерывному росту и функционированию in vitro (20).

Развитие, сложность, функция и зрелость тканей взаимосвязаны. По мере того, как органы развиваются и приобретают ранние функции органов, могут запускаться последующие процессы развития.Например, в кишечнике эпителий способствует дифференцировке гладких мышц; в свою очередь, развитие и сокращение гладких мышц может, в свою очередь, способствовать формированию эпителиальных ворсинок (21). В легких дыхание плода во втором и третьем триместре способствует созреванию структуры и функции легких человека (22). Органоиды можно использовать для исследования связей между прошедшим временем, сложностью и функцией клеток, а также способами, которыми каждый из них может влиять на созревание. Например, органоиды кишечника были использованы, чтобы показать, что иннервация, колонизация микробиомом и механическое растяжение могут улучшить функции тканей, включая целостность кишечного барьера и перистальтические сокращения (23-25).

Подходы, вдохновленные органогенезом, были ценным двигателем органоидогенеза. Платформы органоидов могут извлечь выгоду из принципов инженерного проектирования, синтетической биологии (25) и системной биологии для улучшения функции органоидов, созревания, воспроизводимости, масштабирования и интеграции в макрожидкостные и микрофлюидные платформы (26).

Инженерные принципы управления органоидогенезом: нарративная инженерия

«Стигмергия», концепция, впервые представленная в биологии насекомых для объяснения эусоциального поведения, представляет собой форму косвенной коммуникации: контекстуальная, экологическая и взаимозависимая координация между людьми, на которую косвенно влияет их прошлые действия (27).Динамическая многоклеточная самоорганизация органоидов требует перевода таких стигмергических элементов (т. Е. Временных и саморазвивающихся биологических событий) в инженерные усилия, которые не являются общей целью канонической концепции тканевой инженерии (28). Сасай (14) элегантно перевел эту концепцию в биологические системы самоорганизации, которые, как правило, сильно привязаны к истории или памяти, посредством чего на морфогенетическое поведение группы клеток влияют не только текущие условия, но и предшествующие события.Другими словами, биологическая самоорганизация возникает в результате прогрессирующих локальных взаимодействий между клетками изначально дезорганизованной системы посредством флуктуаций окружающей среды, усиленных положительной обратной связью. Таким образом, управление биологической историей (или «повествованием») в биологической системе выигрывает от комплексной стратегии проектирования, основанной на множестве развивающихся инженерных принципов: тканевая инженерия, синтетическая биология, биотехнология, биоматериалы, производство и компьютерное моделирование, чтобы назвать несколько.

Новый термин нарративная инженерия относится к интерфейсу между принципами биологии и инженерии для контролируемой разработки самоорганизующихся систем (вставка 1). Для создания надежных органоидных систем были приняты три общие стратегии дизайна, смоделированные на основе сборки органов во время эмбрионального развития. Эти стратегии включают пространственные, биологические и синтетические соображения ().

Концепция повествовательной инженерии.

Начиная с исходных структур по умолчанию, синхронизированное манипулирование факторами окружающей среды будет способствовать формированию сложных и стереотипных органоидов из стволовых клеток.Правая панель объясняет некоторые примеры конечных продуктов: энтероиды (органоиды кишечного эпителия) или органоиды глазного бокала развиваются из единичных или гомогенных агрегатов стволовых клеток, тогда как васкуляризированные зачатки печени или иннервируемые органоиды кишечника самоорганизуются путем совместного культивирования гетерогенных предшественников. Недавние примеры органоидов и эмбриоидов головного мозга были самоорганизованы из двух отдельных предварительно сформированных агрегатов ткани. Эти процессы самоорганизации оптимизируются за счет временной модуляции биологических и / или синтетических параметров.

Вставка 1.

Повествовательная инженерия.

Новая область применяет принципы интерфейса биологии и инженерии для контролируемой разработки самоорганизующихся систем. Нарративная инженерия реализует рационализированный дизайн, чтобы максимизировать зависимость от биологической истории (стигмерги), которая приводит к устойчивой тканевой самоорганизации коллективов клеток как во времени, так и в пространстве, включая формирование паттернов, сборку, морфогенез и процессы роста.

Ниже приведены ключевые аспекты проектирования повествовательной инженерии:

  1. Пространство: Ткань разработана как пространственный стандарт для готовности к самоорганизации.

  2. Биологический контроль окружающей среды: Выбор биологических модуляторов окружающей среды, которые рационально воспроизводят всю сложность органогенеза, гомеостаза и регенерации in vivo.

  3. Синтетический контроль окружающей среды: Разработка синтетических модуляторов окружающей среды, которые изучаются в нескольких передовых инженерных дисциплинах: тканевая инженерия, синтетическая биология, биотехнология, биоматериалы, производство и компьютерное моделирование.

Обратите внимание, что эти три элемента не обязательно независимы, но являются взаимосвязанными процессами во время органоидогенеза.

Пространственная конструкция

Однородный заполнитель

Информация о форме и размере по умолчанию является решающим фактором, способствующим сборке (сортировке) и моделированию в саморазвивающихся системах. Действительно, агрегация гомогенных PSCs наиболее широко используется для инициирования самоорганизации тканей с образованием органоидов наглазника (29), головного мозга (6) и кровеносных сосудов (30).Этот процесс самоорганизации представляет собой совокупное явление, зависящее от размера. Например, дифференцировка клеток сетчатки происходит из небольшого агрегата из 300 эмбриональных стволовых клеток мыши, а оптические чашки формируются из агрегатов от 1000 до 2000 клеток (14). Точная зависимость количества клеток для появления асимметричного паттерна частично связана с сигнальным порогом, который приведет к локальным градиентам через механизмы реакции-диффузии и бистабильного сигнального взаимодействия (14). Следовательно, размер агрегации контролирует формирование паттерна ткани, что, в свою очередь, изменяет последующие программы самоорганизации.

Гетерогенный агрегат

Другой важный подход использует гетерогенные агрегаты путем совместного культивирования нескольких различных типов предшественников. Классическим примером является эксперимент по самоорганизации морской губки, в котором используется гетерогенный агрегат, восстановленный из клеток диссоциированных эмбрионов (31). На ранних эмбриональных стадиях органогенеза локальные межклеточные взаимодействия управляют программой самосборки различных регионов развивающихся органов. В недавних исследованиях, например, были совместно культивированы энтодермальные клетки с дополнительными типами клеток для восстановления гетерогенных агрегатов из нескольких типов клеток, включая эндотелиальные (8), нейрональные (13) и мезенхимальные клетки (32).Эти агрегаты со временем самоорганизуются для развития, например, примитивных сосудистых сетей, которые увеличивают перфузию сосудов после трансплантации и приживление органоидов. Такие гетерогенные взаимодействия предшественников помогают интеграции вспомогательной структуры в 3D органоиды для достижения функций более высокого порядка.

Граница ткани

Взаимодействия ткань-ткань были успешно смоделированы для развития сложных и взаимосвязанных тканей, особенно в смешанной культуре предварительно сформированных трехмерных тканей.Например, зубы развиваются путем конъюгации трехмерных реактивов эктодермы ротовой полости и мезенхимы зуба, культивируемых в коллагеновом геле, с образованием структуры зубного зачатка, которая может вырасти в зуб после трансплантации хозяину (33). Недавние экспериментальные подходы использовали два разных сфероида, происходящих из стволовых клеток, для моделирования сложных взаимодействий ткань-ткань во время раннего эмбриогенеза (34, 35) и развития мозга (11, 12). Более точное пространственное предварительное построение паттернов () для введения сложных границ может выиграть от развития подходов к биоинженерии, таких как 3D-биопечать и методы построения лесов.

Биологический контроль окружающей среды

Выбор дизайна в 3D-культуре, такой как включение растворимых факторов или внеклеточного матрикса (ЕСМ), может помочь в повторении механизмов органогенеза, гомеостаза и регенерации ().

Растворимые факторы

Одним из первых примеров включения растворимых факторов было получение кишечных органоидов из взрослых стволовых клеток [обзор в (36)]. Совсем недавно своевременное использование дозированных растворимых факторов было использовано для построения сложного паттерна, который возникает на границе ткани, например, для моделирования интерфейса оральной эктодермы и вышележащей гипоталамической нейроэктодермы для создания тканей аденогипофиза с помощью ежа (37) или для уравновешивают судьбы эпителия мочеточника и метанефрической мезенхимы органоидов почек с помощью Wnt и фактора роста фибробластов (FGF) (17).Это обеспечивает зависящие от времени и дозы колебания сигнальных путей для запуска формирования паттерна, который впоследствии стабилизируется запрограммированными межклеточными взаимодействиями.

Внеклеточный матрикс

ECM играет важную сигнальную роль и является одним из наиболее часто изменяемых параметров в тканевой инженерии (1). Культуры, встроенные в матригель, позволили изучить морфогенез ветвления. Кроме того, было показано, что матрица коллагена I изменяет поведение эпителиальных клеток, уменьшая кинетику поляризации клеток.Манипулирование составом матрикса используется для управления образованием взаимосвязанных, слитых кишечных органоидных структур (38). Жесткость ECM, включая клеточную адгезию и сокращение, также является важным модификатором биологических свойств. Более крупные (миллиметровые) агрегаты, называемые конденсатами, могут быть стимулированы путем модуляции мезенхимного пути актомиозина (32). Конденсация, управляемая мезенхимой, в сочетании с коллагеновым ECM недавно была использована для создания различных складок тканей (39).Будущие достижения в области пространственно-временных манипуляций с ECM, такие как фоторазлагаемые или фотоактивируемые материалы, имеют решающее значение для разработки более сложного контекста in vitro для достижения функций более высокого порядка (40).

Синтетический контроль окружающей среды

Исторически биологи пытались понять, как органы млекопитающих можно культивировать ex vivo. Культуры органоидов, основанные на таких методах культивирования, включают границу раздела воздух-жидкость, поверхность на геле, заливку геля и культуры с роликовым шариком (41).Эти экспериментальные системы позволяют модулировать такие переменные, как присущие клетке свойства, перфузия и механические свойства ().

Внутренние свойства клетки

Недавние процессы, вдохновленные синтетической биологией, такие как химическое и генетическое программирование сборки тканей, представляют собой мощные средства для контроля нарушения симметрии и облегчения запрограммированной сортировки (40). Например, гибридизация комплементарных последовательностей ДНК, нанесенных на клеточную поверхность, позволила собрать многоклеточные структуры с определенными межклеточными контактами (42).Совсем недавно было показано, что инженерия адгезии на основе кадгерина в многоклеточных системах с помощью синтетической системы Notch способствует коллективной сборке из случайного паттерна (43). Таким образом, создание рисунка и формы может быть запущено синтетической программой.

Perfusion

Инженерные подходы позволяют точно контролировать геометрические параметры потока на входе и выходе, подачу питательных веществ и стимуляцию напряжения сдвига, а также локальные механические свойства растущих трехмерных тканей (44).Действительно, было разработано несколько жидкостных культуральных систем, содержащих перфузионную сосудистую систему, одна из которых, как было доказано, способствует созреванию органоидов почек, происходящих из PSC (45). Разработка васкуляризованных систем для контроля роста, морфогенеза и созревания органоидов in vitro будет важным компонентом любого подхода к повествовательной инженерии.

Другие механические и электрические стимулы

Механические силы (например, напряжение сдвига жидкости, сжатие, гидростатическое давление и деформация тканей) могут оказывать существенное влияние на самоуправляемое поведение, включая механохимическое взаимодействие и определение силы через YAP / TAZ путь (46), дуротаксическая коллективная миграция (47), тканеспецифический контроль жесткости и механической анизотропии (48) и сила, связанная с апоптозом (49).Таким образом, механическая сила направляет другое сигнальное измерение в регуляции самоорганизации ткани. Развивающиеся подходы на основе «орган на чипе» в сочетании с подходами на основе ткани PSC позволяют продвинуть механическое моделирование органоидов для стимулирования созревания, например, путем миниатюрного возбуждения органоидов головного мозга (50), турбулентности в мегакариоцитах (51). ) и сокращение сердечных тканей (52). Поведение клеток можно контролировать электрохимически с помощью оптогенетики, например, при контроле нейрональной активности органоидов головного мозга (7, 8).В биологической самоорганизации правила взаимодействия элементов непостоянны, но обычно развиваются во времени и пространстве; поэтому своевременная стратегическая интеграция инженерных принципов дополнит ограничения биологических подходов к разработке превосходной синергетической стратегии построения сложной органоидной архитектуры.

Заключение

Применяя принципы органогенеза и повествовательной инженерии, должно быть возможно проектировать органоиды, которые являются простыми, но четко определенными, или очень сложными и функциональными органоидами.Этот подход действует как интерфейс между биологией и инженерией для обеспечения устойчивого, надежного и эффективного органоидогенеза. Новые органоидные системы могут быть разработаны для исследования сложного органогенеза, который иначе был бы недоступен. Например, органоиды глазного бокала в сочетании с четырехмерными измерениями, теоретическим моделированием и экспериментальными отклонениями разрешили споры, связанные с органогенезом глазного бокала (29). Новые инструменты, такие как редактирование генов, анализ отдельных клеток, оптогенетика, хемогенетика и визуализация сверхвысокого / макроразрешения, могут быть объединены с инструментами in silico [e.g., агентное (53) и силовое (14) моделирование] для наблюдения за лучшим органоидогенезом с использованием трех ключевых элементов дизайна нарративной инженерии. Более целостный подход может оказаться важным для повышения устойчивости органоидогенеза, чтобы стимулировать рост и созревание, что требуется для лучшего моделирования органов и возможной терапии на основе трансплантации.

БЛАГОДАРНОСТИ

Есть много отличных недавних исследований в области органоидной инженерии, которые не могут быть реализованы из-за нехватки места.Мы приносим свои извинения тем авторам, на работы которых мы не ссылались.

Финансирование: Поддерживается грантами NIH R01DK0, U19 AI116491, P01 HD093363-01 и UG3 DK119982 (JMW) и грантом NIH UG3 DK119982, грантом PHS P30 DK078392 Центра исследований болезней пищеварения Нью-Йорка. Cell Foundation, JSPS, Takeda Science Foundation и AMED предоставляют гранты JP18fk0210037h0001 и JP18bm0704025h0001 (TT).

Конкурирующие интересы: J.M.W. является изобретателем по следующим заявкам на патенты / патенты: 9,719,068, 10,174,289, 16 / 084,599, 15 / 515,840, PCT / US2018 / 054635, PCT / US2018 / 029083 и PCT / US2017 / 064600, которые были поданы / поданы Детской больницей Цинциннати Медицинский центр и прикрытие Технологии на основе органоидов.Т.

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

34. Harrison SE, Sozen B, Christodoulou N, Kyprianou C, Zernicka-Goetz M, Science 356, eaal1810 (2017). [PubMed] [Google Scholar] 38. Сакс Н., Цукамото Ю., Куяла П., Петерс П. Дж., Клеверс Х., Разработка 144. С. 1107–1112 (2017). [PubMed] [Google Scholar] 44. Sontheimer-Phelps A, Hassell BA, Ingber DE, Nat.Преподобный Рак 19. С. 65–81 (2019). [PubMed] [Google Scholar]

органоидов: новая многообещающая платформа in vitro в животноводческих и ветеринарных исследованиях | Ветеринарные исследования

  • 1.

    Eiraku M, Watanabe K, Matsuo-Takasaki M, Kawada M, Yonemura S, Matsumura M, Wataya T., Nishiyama A, Muguruma K, Sasai Y (2008) Самоорганизованное образование поляризованных корковых тканей из ESC и их активное манипулирование внешними сигналами. Стволовая клетка 3: 519–532. https://doi.org/10.1016/j.stem.2008.09.002

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 2.

    Sato T, Vries RG, Snippert HJ, van de Wetering M, Barker N, Stange DE, van Es JH, Abo A, Kujala P, Peters PJ, Clevers H (2009) Одиночные стволовые клетки Lgr5 создают структуры крипта-ворсинка in vitro без мезенхимальной ниши. Nature 459: 262–265

    CAS Статья Google ученый

  • 3.

    Fatehullah A, Tan SH, Barker N (2016) Органоиды как модель развития человека и болезней in vitro. Nat Cell Biol 18: 246–254

    Статья Google ученый

  • 4.

    Lancaster MA, Knoblich JA (2014) Органогенез в чашке: моделирование развития и болезни с использованием органоидных технологий. Наука 345: 1247125. https://doi.org/10.1126/science.1247125

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 5.

    Такахаши К., Яманака С. (2006) Индукция плюрипотентных стволовых клеток из культур эмбриональных и взрослых фибробластов мыши с помощью определенных факторов. Ячейка 126: 663–676. https: // doi.org / 10.1016 / j.cell.2006.07.024

    CAS Статья Google ученый

  • 6.

    Такахаши К., Яманака С. (2016) Десятилетие опосредованного транскрипционным фактором репрограммирования до плюрипотентности. Nat Rev Mol Cell Biol 17: 183–193. https://doi.org/10.1038/nrm.2016.8

    CAS Статья Google ученый

  • 7.

    Баркер Н., Хуч М., Куяла П., ван де Ветеринг М., Снапперт Х. Дж., Ван Эс Дж. Х., Сато Т., Штанге Д. Е., Бегтель Х., ван ден Борн М., Даненберг Э., ван ден Бринк С., Корвинг J, Abo A, Peters PJ, Wright N, Poulsom R, Clevers H (2010) Lgr5 (+ ve) стволовые клетки стимулируют самообновление в желудке и создают долгоживущие желудочные единицы in vitro.Стволовая клетка клетки 6: 25–36. https://doi.org/10.1016/j.stem.2009.11.013

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 8.

    Хуч М., Доррелл К., Бодж С.Ф., ван Эс Дж. Х., Ли В. С., ван де Ветеринг М., Сато Т., Хамер К., Сасаки Н., Finegold MJ, Хафт А., Фрис Р. Г., Громпе М., Клеверс Х. (2013) Экспансия in vitro единичных Lgr5 + стволовых клеток печени, индуцированная регенерацией, управляемой Wnt. Природа 494: 247–250. https://doi.org/10.1038/nature11826

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 9.

    Huch M, Bonfanti P, Boj SF, Sato T, Loomans CJM, van de Wetering M, Sojoodi M, Li VSW, Schuijers J, Gracanin A, Ringnalda F, Begthel H, Hamer K, Mulder J, van Es JH, de Koning E, Vries RGJ, Heimberg H, Clevers H (2013) Неограниченное расширение in vitro би-мощных предшественников поджелудочной железы у взрослых через ось Lgr5 / R-спондина. EMBO J 32: 2708–2721. https://doi.org/10.1038/emboj.2013.204

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 10.

    Akbari S, Sevinç GG, Ersoy N, Basak O, Kaplan K, Sevinç K, Ozel E, Sengun B, Enustun E, Ozcimen B, Bagriyanik A, Arslan N, Önder TT, Erdal E (2019) Надежный, долгосрочный Культура органоидов печени, полученных из энтодермы, для моделирования заболевания. Отчеты о стволовых клетках 13: 627–641. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2019.08.007

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 11.

    Matsui TK, Matsubayashi M, Sakaguchi YM, Hayashi RK, Zheng C, Sugie K, Hasegawa M, Nakagawa T., Mori E (2018) Шестимесячные культивированные церебральные органоиды из ES-клеток человека содержат зрелые нервные клетки.Neurosci Lett 670: 75–82. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2018.01.040

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 12.

    Bigorgne AE, Farin HF, Lemoine R, Mahlaoui N, Lambert N, Gil M, Schulz A, Philippet P, Schlesser P, Abrahamsen TG, Oymar K, Davies EG, Ellingsen CL, Leteurtre E, Moreau- Massart B, Berrebi D, Bole-Feysot C, Nischke P, Brousse N, Fischer A, Clevers H, de Saint Basile G (2014) Мутации TTC7A нарушают апикобазальную полярность кишечного эпителия.Дж. Клин Инвест 124: 328–337. https://doi.org/10.1172/JCI71471

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 13.

    Wiegerinck CL, Janecke AR, Schneeberger K, Vogel GF, van Haaften-Visser DY, Escher JC, Adam R, Thoni CE, Pfaller K, Jordan AJ, Weis CA, Nijman IJ, Monroe GR, van Hasselt PM, Cutz E, Klumperman J, Clevers H, Nieuwenhuis EE, Houwen RH, van Haaften G, Hess MW, Huber LA, Stapelbroek JM, Muller T, Middendorp S (2014) Потеря синтаксина 3 вызывает болезнь включения микроворсинок варианта.Гастроэнтерология 147: 65–68.e10. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2014.04.002

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 14.

    Lu Y-C, Fu D-J, An D, Chiu A, Schwartz R, Nikitin AY, Ma M (2017) Масштабируемое производство и криохранилище органоидов с использованием гидрогелевых капсул, разделенных ядром и оболочкой. Adv Biosyst. https://doi.org/10.1002/adbi.201700165

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 15.

    Miyoshi H, Stappenbeck TS (2013) Экспансия in vitro и генетическая модификация стволовых клеток желудочно-кишечного тракта в культуре сфероидов. Nat Protoc 8: 2471–2482. https://doi.org/10.1038/nprot.2013.153

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 16.

    Gjorevski N, Ranga A, Lutolf MP (2014) Подходы биоинженерии для управления органогенезом на основе стволовых клеток. Development 141: 1794–1804. https://doi.org/10.1242 / dev.101048

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 17.

    Leung E, Kim JE, Askarian-Amiri M, Finlay GJ, Baguley BC (2014) Доказательства существования тройных отрицательных вариантов в популяции клеток рака молочной железы MCF-7. Biomed Res Int 2014: 836769. https://doi.org/10.1155/2014/836769

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 18.

    Бен-Дэвид У, Сиранозиан Б, Ха Г, Тан Х, Орен Й, Хинохара К., Стратди, Калифорния, Демпстер Дж, Лион, Нью-Джерси, Бернс Р., Наг А, Кугенер Г, Чимини Б, Цветков П, Марувка Й., О ‘ Rourke R, Garrity A, Tubelli AA, Bandopadhayay P, Tsherniak A, Vazquez F, Wong B, Birger C, Ghandi M, Thorner AR, Bittker JA, Meyerson M, Getz G, Beroukhim R, Golub TR (2018) Генетические и транскрипционные эволюция изменяет лекарственный ответ линии раковых клеток. Nature 560: 325–330. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0409-3

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 19.

    Xu H, Jiao Y, Qin S, Zhao W, Chu Q, Wu K (2018) Органоидные технологии в моделировании болезней, разработке лекарств, персонализированном лечении и регенеративной медицине. Exp Hematol Oncol 7:30. https://doi.org/10.1186/s40164-018-0122-9

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 20.

    Гренс К. (2013) Большие достижения в науке, 2013 год. Ученый, Нью-Йорк

    Google ученый

  • 21.

    Обновленная информация об исследовании органоидов (2018) Nat Cell Biol 20: 633-633. https://doi.org/10.1038/s41556-018-0119-y

  • 22.

    Кондо Дж., Иноуэ М. (2019) Применение модели органоидов рака для скрининга лекарств и персонализированной терапии. Ячейки 8: 470. https://doi.org/10.3390/cells8050470

    CAS Статья PubMed Central Google ученый

  • 23.

    Nie Y-Z, Zheng Y-W, Ogawa M, Miyagi E, Taniguchi H (2018) Органоиды печени человека, полученные с помощью нескольких клеток, полученных от одного донора, спасают мышей от острой печеночной недостаточности.Стволовые клетки Res Ther 9: 5. https://doi.org/10.1186/s13287-017-0749-1

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 24.

    van den Berg CW, Ritsma L, Avramut MC, Wiersma LE, van den Berg BM, Leuning DG, Lievers E, Koning M, Vanslambrouck JM, Koster AJ, Howden SE, Takasato M, Little MH, Rabelink TJ (2018) Субкапсулярная трансплантация почек органоидов почек, полученных из ПСХ, индуцирует неоваскулогенез и значительное созревание клубочков и канальцев in vivo.Отчеты о стволовых клетках 10: 751–765. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2018.01.041

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 25.

    Giuffra E, Tuggle CK и Консорциум FAANG (2019) Функциональная аннотация геномов животных (FAANG): текущие достижения и дорожная карта. Анну Rev Anim Biosci 7: 65–88. https://doi.org/10.1146/annurev-animal-020518-114913

    CAS Статья Google ученый

  • 26.

    Clark EL, Archibald AL, Daetwyler HD, Groenen MAM, Harrison PW, Houston RD, Kühn C, Lien S, Macqueen DJ, Reecy JM, Robledo D, Watson M, Tuggle CK, Giuffra E (2020) От FAANG до вилки: применение высокоаннотированных геномов для улучшения животноводства на фермах. Геном Биол 21: 285. https://doi.org/10.1186/s13059-020-02197-8

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 27.

    Финкбайнер С.Р., Зенг X-L, Утама Б., Атмар Р.Л., Шройер Н.Ф., Эстес М.К. (2012) Органические кишечные органоиды человека, полученные из стволовых клеток, как модель инфекции ротавирусов.MBio 3: e00159. https://doi.org/10.1128/mBio.00159-12

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 28.

    Castellanos-Gonzalez A, Cabada MM, Nichols J, Gomez G, White AC Jr (2013) Первичные кишечные эпителиальные клетки человека как улучшенная модель in vitro для инфекции Cryptosporidium parvum . Инфекция иммунной 81: 1996–2001. https://doi.org/10.1128/iai.01131-12

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 29.

    Tuveson D, Clevers H (2019) Моделирование рака соответствует технологии органоидов человека. Наука 364: 952–955. https://doi.org/10.1126/science.aaw6985

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 30.

    Lancaster MA, Renner M, Martin C-A, Wenzel D, Bicknell LS, Hurles ME, Homfray T, Penninger JM, Jackson AP, Knoblich JA (2013) Церебральные органоиды моделируют развитие человеческого мозга и микроцефалию. Nature 501: 373–379. https: // doi.org / 10.1038 / nature12517

    CAS Статья Google ученый

  • 31.

    Накамура Т., Сато Т. (2018) Продвижение технологии кишечных органоидов в сторону регенеративной медицины. Cell Mol Gastroenterol Hepatol 5: 51–60. https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2017.10.006

    Статья PubMed Google ученый

  • 32.

    Middendorp S, Schneeberger K, Wiegerinck CL, Mokry M, Akkerman RD, van Wijngaarden S, Clevers H, Nieuwenhuis EE (2014) Взрослые стволовые клетки в тонкой кишке внутренне запрограммированы с их функцией, зависящей от местоположения.Стволовые клетки 32: 1083–1091. https://doi.org/10.1002/stem.1655

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 33.

    Wells JM, Spence JR (2014) Как сделать кишечник. Развитие 141: 752–760. https://doi.org/10.1242/dev.097386

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 34.

    Morrison SJ, Spradling AC (2008) Стволовые клетки и ниши: механизмы, которые способствуют поддержанию стволовых клеток на протяжении всей жизни.Ячейка 132: 598–611. https://doi.org/10.1016/j.cell.2008.01.038

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 35.

    Sato T, Clevers H (2013) Выращивание самоорганизующихся мини-кишок из одной стволовой клетки кишечника: механизм и применение. Science 340: 1190–1194. https://doi.org/10.1126/science.1234852

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 36.

    McCauley HA, Wells JM (2017) Органоиды, полученные из плюрипотентных стволовых клеток: использование принципов биологии развития для выращивания тканей человека в чашке. Развитие 144: 958–962. https://doi.org/10.1242/dev.140731

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 37.

    Kibbey MC (1994) Поддержание саркомы EHS и препарат Матригель. J Tissue Cult Meth 16: 227–230. https://doi.org/10.1007/BF01540656

    Статья Google ученый

  • 38.

    Веласко В., Шариати С.А., Эсфандьярпур Р. (2020) Методы на основе микротехнологий для моделирования органоидов. Microsyst Nanoeng 6:76. https://doi.org/10.1038/s41378-020-00185-3

    CAS Статья Google ученый

  • 39.

    Тайпале Дж., Кески-Оя Дж. (1997) Факторы роста во внеклеточном матриксе. Faseb J 11: 51–59. https://doi.org/10.1096/fasebj.11.1.

    66

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 40.

    Gjorevski N, Sachs N, Manfrin A, Giger S, Bragina ME, Ordóñez-Morán P, Clevers H, Lutolf MP (2016) Дизайнерские матрицы для культуры кишечных стволовых клеток и органоидов. Природа 539: 560–564. https://doi.org/10.1038/nature20168

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 41.

    VanDussen KL, Marinshaw JM, Shaikh N, Miyoshi H, Moon C, Tarr PI, Ciorba MA, Stappenbeck TS (2015) Разработка усовершенствованной системы культуры эпителия желудочно-кишечного тракта человека для облегчения анализов на основе пациентов.Gut 64: 911–920. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2013-306651

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 42.

    Moon C, VanDussen KL, Miyoshi H, Stappenbeck TS (2014) Разработка системы монослоя культивирования первичных эпителиальных клеток кишечника мышей для оценки факторов, которые модулируют трансцитоз IgA. Mucosal Immunol 7: 818–828. https://doi.org/10.1038/mi.2013.98

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 43.

    van der Hee B, Loonen LMP, Taverne N, Taverne-Thiele JJ, Smidt H, Wells JM (2018) Оптимизированные процедуры для создания улучшенной, почти физиологической 2D системы культивирования из органоидов кишечника свиней. Stem Cell Res 28: 165–171. https://doi.org/10.1016/j.scr.2018.02.013

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 44.

    Сакиб С., Ю. Ю., Войт А., Унгрин М., Добрински И. (2019) Создание органоидов яичек свиней со специфической архитектурой семенников с использованием микропланшетной культуры.J Vis Exp. https://doi.org/10.3791/60387

    Статья PubMed Google ученый

  • 45.

    Vermeulen M, Del Vento F, Kanbar M, Pyr Dit Ruys S, Vertommen D, Poels J, Wyns C (2019) Создание организованных органоидов яичка свиней в солюбилизированных гидрогелях из децеллюляризованного внеклеточного матрикса. Int J Mol Sci 20: 5476. https://doi.org/10.3390/ijms20215476

    CAS Статья PubMed Central Google ученый

  • 46.

    Chromiak JA, Shansky J, Perrone C, Vandenburgh HH (1998) Биореакторная перфузионная система для длительного поддержания тканеинженерных органоидов скелетных мышц. Vitro Cell Dev Biol Anim 34: 694–703. https://doi.org/10.1007/s11626-998-0065-2

    CAS Статья Google ученый

  • 47.

    Чалисова Н.И., Пеннияйнен В.А., Харитонова Н.В., Ноздрачев А.Д. (2001) Динамика стимулирующего и тормозящего воздействия на органоидные культуры нервной и лимфоидной тканей.Dokl Biol Sci 380: 424–426

    CAS Статья Google ученый

  • 48.

    Эллис С., Пуруп С., Сейрсен К., Акерс Р.М. (2000) Рост и морфогенез органоидов эпителиальных клеток из периферической и медиальной паренхимы молочной железы у телок препубертатного возраста. J Dairy Sci 83: 952–961. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(00)74959-9

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 49.

    Weber MS, Purup S, Vestergaard M, Akers RM, Sejrsen K (2000) Пищевая и соматотропная регуляция митогенного ответа клеток молочной железы на экстракты ткани молочной железы. Domest Anim Endocrinol 18: 159–164. https://doi.org/10.1016/s0739-7240(99)00071-5

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 50.

    Holland MS, Stasko JA, Holland RE (2007) Влияние внеклеточного матрикса на рост и дифференцировку клеток-предшественников молочной железы крупного рогатого скота.Am J Vet Res 68: 476–482. https://doi.org/10.2460/ajvr.68.5.476

    Статья PubMed Google ученый

  • 51.

    Ямаджи Д., Камикава А., Солиман М.М., Ито Т., Ахмед М.М., Макондо К., Ватанабе А., Сайто М., Кимура К. (2007) Лептин ингибирует индуцированный фактором роста гепатоцитов протоковый морфогенез эпителиальных клеток молочной железы крупного рогатого скота. Jpn J Vet Res 54: 183–189

    PubMed Google ученый

  • 52.

    Martignani E, Accornero P, Miretti S, Baratta M (2018) Органоиды молочной железы крупного рогатого скота: модель для изучения эпителиальных клеток молочной железы. Методы Мол Биол 1817: 137–144. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-8600-2_14

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 53.

    Gonzalez LM, Williamson I, Piedrahita JA, Blikslager AT, Magness ST (2013) Идентификация линии клеток и культура стволовых клеток на модели свиней для изучения регенерации кишечного эпителия.PLoS ONE 8: e66465

    CAS Статья Google ученый

  • 54.

    Khalil HA, Lei NY, Brinkley G, Scott A, Wang JF, Kar UK, Jabaji ZB, Lewis M, Martin MG, Dunn JCY, Stelzner MG (2016) Новая система культивирования кишечных крипт взрослых свиней . Cell Tissue Res 365: 123–134. https://doi.org/10.1007/s00441-016-2367-0

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 55.

    Powell RH, Behnke MS (2017) Среда, кондиционированная WRN, достаточна для размножения кишечных органоидов in vitro от крупных сельскохозяйственных животных и мелких домашних животных. Biol Open 6: 698–705. https://doi.org/10.1242/bio.021717

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 56.

    Derricott H, Luu L, Fong WY, Hartley CS, Johnston LJ, Armstrong SD, Randle N, Duckworth CA, Campbell BJ, Wastling JM, Coombes JL (2018) Разработка трехмерной модели кишечного эпителия для видов домашнего скота .Cell Tissue Res. https://doi.org/10.1007/s00441-018-2924-9

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 57.

    Adegbola S, Moore J, Sahnan K, Tozer P, Phillips R, Warusavitarne J, Faiz O, Hart A (2017) Создание модели свиней для перевода моделей органоидов аноректальных стволовых клеток для выяснения этиологии перианальной болезни Крона. свищи. Колит J Crohns 11: S81 – S82

    Статья Google ученый

  • 58.

    von Furstenberg RJ, Li J, Stolarchuk C, Feder R, Campbell A, Kruger L, Gonzalez LM, Blikslager AT, Cardona DM, McCall SJ, Henning SJ, Garman KS (2017) Модель культуры подслизистой железы пищевода свиней демонстрирует способность к пролиферации и дифференциация. Cell Mol Gastroenterol Hepatol 4: 385–404. https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2017.07.005

    Статья Google ученый

  • 59.

    Ellen ED, Taverne N, Taverne-Thiele JJ, Madsen O, Woelders H, Bergsma R, Knol EF, Kar SK, Haas Yd, Groenen M, Wells JM (2018) Органоиды стволовых клеток кишечника как экспериментальные модели для исследования эффективности кормов.Доклад, представленный на 69-м ежегодном собрании Европейской федерации зоотехники, Дубровник, Хорватия, 28-08-2018

  • 60.

    van der Hee B, Madsen O, Vervoort J, Smidt H, Wells JM (2020) Congruence программ транскрипции органоидов тощей кишки, полученных из взрослых стволовых клеток, и исходной ткани во время длительного культивирования. Front Cell Dev Biol 8: 375. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00375

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 61.

    Кольтес Д.А., Габлер Н.К. (2016) Характеристика культур кишечных энтероидов свиней под воздействием липополисахаридов. J Anim Sci 94: 335–339. https://doi.org/10.2527/jas2015-9793

    CAS Статья Google ученый

  • 62.

    Resende TP, Medida RL, Vannucci FA, Saqui-Salces M, Gebhart C (2020) Оценка энтероидов свиней как моделей in vitro для инфекции Lawsonia intracellularis . J Anim Sci 98: skaa011.https://doi.org/10.1093/jas/skaa011

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 63.

    Li L, Fu F, Guo S, Wang H, He X, Xue M, Yin L, Feng L, Liu P (2019) Кишечные энтероиды свиней: новая модель для изучения кишечного коронавируса, вируса эпидемической диареи свиней инфекция и врожденная реакция хозяина. Дж. Вирол 93: e01682. https://doi.org/10.1128/jvi.01682-18

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 64.

    Li L, Xue M, Fu F, Yin L, Feng L, Liu P (2019) IFN-Lambda 3 опосредует противовирусную защиту от вируса эпидемической диареи свиней, вызывая особый профиль антивирусных транскриптов в эпителии кишечника свиней. Фронт Иммунол 10: 2394. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02394

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 65.

    Zhang J, Guo L, Yang L, Xu J, Zhang L, Feng L, Chen H, Wang Y (2018) Металлопротеаза ADAM17 регулирует инфицирование вирусом эпидемической диареи свиней путем модификации аминопептидазы N.Вирусология 517: 24–29. https://doi.org/10.1016/j.virol.2018.02.001

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 66.

    Zeng S, Zhang H, Ding Z, Luo R, An K, Liu L, Bi J, Chen H, Xiao S, Fang L (2015) Протеомный анализ вируса эпидемической диареи свиней (PEDV), инфицированных Клетки Vero. Протеомика 15: 1819–1828. https://doi.org/10.1002/pmic.201400458

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 67.

    Ji C-M, Wang B, Zhou J, Huang Y-W (2018) Аминопептидаза-N-независимое проникновение вируса эпидемической диареи свиней в Vero или эпителиальные клетки тонкой кишки свиней. Вирусология 517: 16–23. https://doi.org/10.1016/j.virol.2018.02.019

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 68.

    Desmyter J, Melnick JL, Rawls WE (1968) Дефектность продукции интерферона и интерференция вируса краснухи в линии клеток почек африканских зеленых мартышек (Vero).J Virol 2: 955–961

    CAS Статья Google ученый

  • 69.

    Zhang Q, Ke H, Blikslager A, Fujita T, Yoo D (2018) Ограничение интерферона типа III вирусом эпидемической диареи свиней и роль вирусного белка nsp1 в передаче сигналов IRF1. J Virol 92: e01677. https://doi.org/10.1128/jvi.01677-17

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 70.

    Fu F, Li L, Shan L, Yang B, Shi H, Zhang J, Wang H, Feng L, Liu P (2017) Спайк-специфическое целое свиное антитело, выделенное из свиной B-клетки, которое нейтрализует как геногруппу 1, так и 2 штамма PEDV. Vet Microbiol 205: 99–105. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2017.05.013

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 71.

    Yin L, Chen J, Li L, Guo S, Xue M, Zhang J, Liu X, Feng L, Liu P (2020) Экспрессия аминопептидазы N, а не ответы на интерферон, определяет сегментарный тропизм кишечника свиней. дельтакоронавирус.Дж. Вирол 94 (14): e00480. https://doi.org/10.1128/JVI.00480-20

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 72.

    Луо Х, Чжэн Дж., Чен И, Ван Т., Чжан З., Шань И, Сюй Дж, Юэ М., Фанг В., Ли Х (2020) Оценка полезности энтероидов свиней в качестве модели инфекции PDCoV in vitro. Front Microbiol 11: 821

    Статья Google ученый

  • 73.

    Li Y, Yang N, Chen J, Huang X, Zhang N, Yang S, Liu G, Liu G (2020) Органоиды кишечника свиней нового поколения: апикальная органоидная модель кишечной вирусной инфекции свиней и исследования иммунного ответа.J Virol 94: e01006 – e01020. https://doi.org/10.1128/JVI.01006-20

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 74.

    Ferrandis Vila M, Trudeau MP, Hung YT, Zeng Z, Urriola PE, Shurson GC, Saqui-Salces M (2018) Источники пищевых волокон и некрахмальные ферменты, разрушающие полисахариды, изменяют экспрессию муцина и иммунный профиль подвздошной кишки свиньи. PLoS ONE 13: e0207196

    Статья Google ученый

  • 75.

    Olayanju A, Jones L, Greco K, Goldring CE, Ansari T (2019) Применение желудочно-кишечных органоидов свиней в качестве потенциального инструмента in vitro для открытия и разработки лекарств. J Appl Toxicol 39: 4–15. https://doi.org/10.1002/jat.3641

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 76.

    Stieler Stewart A, Freund JM, Blikslager AT, Gonzalez LM (2018) Выделение и культура кишечных стволовых клеток на модели сегментарной ишемии тонкого кишечника у свиней.J Vis Exp 135: 57647. https://doi.org/10.3791/57647

    CAS Статья Google ученый

  • 77.

    Zhu M, Qin YC, Gao CQ, Yan HC, Li XG, Wang XQ (2019) Активация mTORC1, индуцированная внеклеточным глутаматом через путь IR / IRS / PI3K / Akt, усиливает распространение стволовых клеток кишечника свиней . J. Agric Food Chem. 67: 9510–9521. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b03626

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 78.

    Engevik AC, Coutts AW, Kaji I, Rodriguez P, Ongaratto F, Saqui-Salces M, Medida RL, Meyer AR, Kolobova E, Engevik MA, Williams JA, Shub MD, Carlson DF, Melkamu T, Goldenring JR (2020) Редактирование гена миозина VB для создания свиной модели болезни включения микроворсинок с включениями, выстилающими микроворсинки, и изменениями в транспортерах натрия. Гастроэнтерология 158: 2236–2249.e9. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2020.02.034

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 79.

    Wang Z, Li J, Wang Y, Wang L, Yin Y, Yin L, Yang H, Yin Y (2020) Диетический витамин A влияет на показатели роста, развитие кишечника и функции у отъемных поросят, воздействуя на стволовые клетки кишечника. J Anim Sci 98: skaa020. https://doi.org/10.1093/jas/skaa020

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 80.

    Li XG, Zhu M, Chen MX, Fan HB, Fu HL, Zhou JY, Zhai ZY, Gao CQ, Yan HC, Wang XQ (2019) Острое воздействие дезоксиниваленола подавляет энтероидную активность свиней за счет подавления Путь Wnt / бета-катенин.Toxicol Lett 305: 19–31. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2019.01.008

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 81.

    Zhu M, Qin YC, Gao CQ, Yan HC, Wang XQ (2020) l-глутамат стимулирует обновление эпителия кишечника свиней за счет увеличения активности стволовых клеток за счет активации пути EGFR-ERK-mTORC1. Food Funct 11: 2714–2724. https://doi.org/10.1039/c9fo03065d

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 82.

    Панек М., Грабака М., Пьерзчальская М. (2018) Образование органоидов кишечника в культуре висячей капли. Цитотехнология 70: 1085–1095. https://doi.org/10.1007/s10616-018-0194-8

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 83.

    Pierzchalska M, Panek M, Grabacka M (2018) События миграции и слияния, связанные с активностью ROCK, сильно влияют на морфологию кишечных органоидов куриных эмбрионов.Protoplasma 256: 575–581. https://doi.org/10.1007/s00709-018-1312-3

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 84.

    Pierzchalska M, Panek M, Czyrnek M, Gielicz A, Mickowska B, Grabacka M (2017) Пробиотик Бактерии Lactobacillus acidophilus или синтетический агонист TLR2 стимулируют рост эмбриональных кишечных органоидов куриных органоидов в культурах и эпителиальных клетках кишечника цыплят. миофибробласты. Comp Immunol Microbiol Infect Dis 53: 7–18.https://doi.org/10.1016/j.cimid.2017.06.002

    Статья PubMed Google ученый

  • 85.

    Pierzchalska M, Grabacka M, Michalik M, Zyla K, Pierzchalski P (2012) Простагландин E-2 поддерживает рост кишечных органоидов куриных эмбрионов в матриксе матригеля. Биотехники 52: 307–315. https://doi.org/10.2144/0000113851

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 86.

    Acharya M, Arsi K, Donoghue AM, Liyanage R, Rath NC (2020) Производство и характеристика энтероидов птичьих крипт-ворсинок и влияние химических веществ. BMC Vet Res 16: 179. https://doi.org/10.1186/s12917-020-02397-1

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 87.

    Li J, Li J, Zhang SY, Li RX, Lin X, Mi YL, Zhang CQ (2018) Культура и характеристика крипт тонкого кишечника цыплят. Poult Sci 97: 1536–1543.https://doi.org/10.3382/ps/pey010

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 88.

    Topfer E, Pasotti A, Telopoulou A, Italiani P, Boraschi D, Ewart MA, Wilde C (2019) Органоиды толстой кишки крупного рогатого скота: от трехмерной биопечати до криоконсервированных многолуночных платформ для скрининга. Toxicol In Vitro 61: 104606. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2019.104606

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 89.

    Hamilton CA, Young R, Jayaraman S, Sehgal A, Paxton E, Thomson S, Katzer F, Hope J, Innes E, Morrison LJ, Mabbott NA (2018) Разработка энтероидов in vitro, полученных из крипт тонкой кишки крупного рогатого скота. Vet Res 49:54. https://doi.org/10.1186/s13567-018-0547-5

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 90.

    Liu M, Yu W, Jin J, Ma M, An T, Nie Y, Teng CB (2020) Медь способствует росту органоидов в протоке поджелудочной железы овцы путем активации пути MEK-ERK, зависимого от антиоксидантного белка 1.Am J Physiol Cell Physiol 318: C806 – C816. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00509.2019

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 91.

    Chandra L, Borcherding DC, Kingsbury D, Atherly T, Ambrosini YM, Bourgois-Mochel A, Yuan W, Kimber M, Qi Y, Wang Q, Wannemuehler M, Ellinwood NM, Snella E, Martin M, Скала М., Мейерхольц Д., Эстес М., Фернандес-Запико М.Э., Джергенс А.Е., Мохель Дж. П., Алленспах К. (2019) Получение кишечных органоидов взрослых собак для трансляционных исследований в гастроэнтерологии.BMC Biol 17:33. https://doi.org/10.1186/s12915-019-0652-6

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 92.

    Gelberg HB (2014) Сравнительная анатомия, физиология и механизмы образования болезней пищевода, желудка и тонкой кишки. Toxicol Pathol 42: 54–66. https://doi.org/10.1177/01313518113

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 93.

    Wiener DJ, Basak O, Asra P, Boonekamp KE, Kretzschmar K, Papaspyropoulos A, Clevers H (2018) Создание и характеристика системы культивирования органоидов кератиноцитов собак. Ветеринарный дерматол 29: 375. https://doi.org/10.1111/vde.12541

    Статья PubMed Google ученый

  • 94.

    Kruitwagen HS, Spee B, Viebahn CS, Venema HB, Penning LC, Grinwis GC, Favier RP, van den Ingh TS, Rothuizen J, Schotanus BA (2014) Ниша клеток-предшественников печени собак: молекулярная характеристика в здоровье и болезнь.Ветеринарный журнал J 201: 345–352. https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2014.05.024

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 95.

    Spee B, Carpino G, Schotanus BA, Katoonizadeh A, Vander Borght S, Gaudio E, Roskams T (2010) Характеристика ниши клеток-предшественников печени при заболеваниях печени: потенциальное участие передачи сигналов Wnt и Notch. Кишечник 59: 247–257. https://doi.org/10.1136/gut.2009.188367

    Статья PubMed Google ученый

  • 96.

    Nantasanti S, Spee B, Kruitwagen HS, Chen C, Geijsen N, Oosterhoff LA, van Wolferen ME, Pelaez N, Fieten H, Wubbolts RW, Grinwis GC, Chan J, Huch M, Vries RRG, Clevers H, de Bruin A , Rothuizen J, Penning LC, Schotanus BA (2015) Моделирование заболеваний и генная терапия болезни накопления меди в органоидах печени собак. Отчеты о стволовых клетках 5: 895–907. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2015.09.002

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 97.

    Chen TC, Neupane M, Chien SJ, Chuang FR, Crawford RB, Kaminski NE, Chang CC (2019) Характеристика эпителиальных стволовых клеток почек взрослых собак, которые дают начало куполообразным трубчатым клеткам. Стволовые клетки Dev 28: 1424–1433. https://doi.org/10.1089/scd.2019.0049

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 98.

    Usui T, Sakurai M, Nishikawa S, Umata K, Nemoto Y, Haraguchi T., Itamoto K, Mizuno T, Noguchi S, Mori T, Iwai S, Nakagawa T, Yamawaki H, Ohama T, Sato K (2017) Создание органоида первичного рака простаты у собак с использованием стволовых клеток рака мочи.Cancer Sci 108: 2383–2392. https://doi.org/10.1111/cas.13418

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 99.

    Эльбадави М., Усуи Т., Мори Т., Цунедоми Р., Хазама С., Набета Р., Учидэ Т., Фукусима Р., Йошида Т., Шибутани М., Танака Т., Масуда С., Окада Р., Итикава Р., Оматсу Т. , Mizutani T, Katayama Y, Noguchi S, Iwai S, Nakagawa T., Shinohara Y, Kaneda M, Yamawaki H, Sasaki K (2019) Создание новой экспериментальной модели мышечно-инвазивного рака мочевого пузыря с использованием органоидной культуры рака мочевого пузыря собак.Cancer Sci 110: 2806–2821. https://doi.org/10.1111/cas.14118

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 100.

    Tekes G, Ehmann R, Boulant SA-O, Stanifer MA-O (2020) Разработка органоидов, полученных из подвздошной и толстой кишки кошек, и их потенциальное использование для поддержки коронавирусной инфекции кошек. Ячейки 9: 2085

    CAS Статья Google ученый

  • 101.

    Kruitwagen HS, Oosterhoff LA, Vernooij I, Schrall IM, van Wolferen ME, Bannink F, Roesch C, van Uden L, Molenaar MR, Helms JB, Grinwis GCM, Verstegen MMA, van der Laan LJW, Huch M, Geijsen N, Vries RG, Clevers H, Rothuizen J, Schotanus BA, Penning LC, Spee B (2017) Долгосрочные культуры органоидов печени взрослых кошек для моделирования заболеваний стеатоза печени. Отчеты о стволовых клетках 8: 822–830. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2017.02.015

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 102.

    Haaker MW, Kruitwagen HS, Vaandrager AB, Houweling M, Penning LC, Molenaar MR, van Wolferen ME, Oosterhoff LA, Spee B, Helms JB (2020) Определение потенциальных лекарств для лечения липидоза печени у кошек с использованием кошачьих in vitro органоидная система печени. J Vet Intern Med 34: 132–138. https://doi.org/10.1111/jvim.15670

    Статья PubMed Google ученый

  • 103.

    Стюарт А.С., Фройнд Дж. М., Гонсалес Л. М. (2018) Продвинутая трехмерная культура эпителиальных стволовых клеток кишечника лошадей.Equine Vet J 50: 241–248. https://doi.org/10.1111/evj.12734

    Статья PubMed Google ученый

  • 104.

    Mussard E, Pouzet C, Helies V, Pascal G, Fourre S, Cherbuy C, Rubio A, Vergnolle N, Combes S, Beaumont M (2020) Культура органоидов слепой кишки кролика путем воссоздания ниши стволовых клеток кишечника in vitro с фармакологическими ингибиторами или средой, кондиционированной L-WRN. Стволовые клетки Res 48: 101980. https://doi.org/10.1016/j.scr.2020.101980

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 105.

    Ланган Л.М., Оуэн С.Ф., Джа А.Н. (2018) Создание и долгосрочное поддержание первичных эпителиальных клеток кишечника, культивируемых из радужной форели. Oncorhynchus mykiss. Biol Open 7: bio032870. https://doi.org/10.1242/bio.032870

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 106.

    Hughes CS, Postovit LM, Lajoie GA (2010) Matrigel: сложная белковая смесь, необходимая для оптимального роста клеточной культуры.Протеомика 10: 1886–1890. https://doi.org/10.1002/pmic.200

    8

    CAS Статья Google ученый

  • 107.

    Gjorevski N, Lutolf MP (2017) Синтез и характеристика четко определенных гидрогелевых матриц и их применение в культуре кишечных стволовых клеток и органоидов. Nat Protoc 12: 2263–2274. https://doi.org/10.1038/nprot.2017.095

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 108.

    Lutolf MP, Gilbert PM, Blau HM (2009) Разработка материалов для управления судьбой стволовых клеток. Природа 462: 433–441. https://doi.org/10.1038/nature08602

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 109.

    Краточвил М.Дж., Сеймур А.Дж., Ли Т.Л., Паска С.П., Куо С.Дж., Хайльшорн С.К. (2019) Технические материалы для органоидных систем. Материалы Nat Rev 4: 606–622. https://doi.org/10.1038/s41578-019-0129-9

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 110.

    Foulke-Abel J, In J, Kovbasnjuk O, Zachos NC, Ettayebi K, Blutt SE, Hyser JM, Zeng XL, Crawford SE, Broughman JR, Estes MK, Donowitz M (2014) Энтероиды человека как ex vivo модель хозяина -патогенные взаимодействия в желудочно-кишечном тракте. Exp Biol Med (Maywood) 239: 1124–1134. https://doi.org/10.1177/1535370214529398

    CAS Статья Google ученый

  • 111.

    Thorne CA, Chen IW, Sanman LE, Cobb MH, Wu LF, Altschuler SJ (2018) Монослои энтероидов обнаруживают автономную цепь WNT и BMP, контролирующую рост и организацию кишечного эпителия.Dev Cell 44: 624–633.e4. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2018.01.024

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 112.

    Kar SK, van der Hee B, Loonen LMP, Taverne N, Taverne-Thiele JJ, Schokker D, Smits MA, Jansman AJM, Wells JM (2020) Влияние непереваренных богатых белком ингредиентов на поляризованный тонкий кишечник монослои органоидов. J Anim Sci Biotechnol 11:51. https://doi.org/10.1186/s40104-020-00443-4

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 113.

    Liu Y, Chen Y-G (2018) Культуры кишечных стволовых клеток на основе 2D и 3D для персонализированной медицины. Ячейки 7: 225. https://doi.org/10.3390/cells7120225

    CAS Статья PubMed Central Google ученый

  • 114.

    Braverman J, Yilmaz ÖH (2018) От трехмерных органоидов к двумерным энтероидам. Dev Cell 44: 533–534. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2018.02.016

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 115.

    Callesen MM, Arnadottir SS, Lyskjaer I, Orntoft M-BW, Hoyer S, Dagnaes-Hansen F, Liu Y, Li R, Callesen H, Rasmussen MH, Berthelsen MF, Thomsen MK, Schweiger PJ, Jensen KB, Laurberg S, Orntoft TF, Elverlov-Jakobsen JE, Andersen CL (2017) Генетически индуцируемая модель рака кишечника у свиней. Мол Онкол 11: 1616–1629. https://doi.org/10.1002/1878-0261.12136

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 116.

    Schutgens F, Rookmaaker MB, Margaritis T, Rios A, Ammerlaan C, Jansen J, Gijzen L, Vormann M, Vonk A, Viveen M, Yengej FY, Derakhshan S, de Winter-de Groot KM, Artegiani B, van Boxtel R , Cuppen E, Hendrickx APA, van den Heuvel-Eibrink MM, Heitzer E, Lanz H, Beekman J, Murk JL, Masereeuw R, Holstege F, Drost J, Verhaar MC, Clevers H (2019) Тубулоиды, полученные из почек взрослого человека и моча для персонализированного моделирования болезни. Nat Biotechnol 37: 303–313. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0048-8

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 117.

    Zietek T, Giesbertz P, Ewers M, Reichart F, Weinmüller M, Urbauer E, Haller D, Demir IE, Ceyhan GO, Kessler H, Rath E (2020) Органоиды для изучения кишечного транспорта питательных веществ, поглощения лекарств и метаболизма — обновление до человеческая модель и расширение приложений. Front Bioeng Biotechnol 8: 577656

    Статья Google ученый

  • 118.

    Deusser H, Rogoll D, Scheppach W, Volk A, Melcher R, Richling E (2013) Желудочно-кишечная абсорбция и метаболизм полифенолов яблока ex vivo слизистой оболочкой кишечника свиньи в камере Уссинга.Biotechnol J 8: 363–370. https://doi.org/10.1002/biot.201200303

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 119.

    Йен Дж. Т., Керр Б. Дж., Истер Р. А., Паркхерст А. М. (2004) Разница в скоростях чистого портального всасывания кристаллического и связанного с белком лизина и треонина у растущих свиней, которых кормили один раз в день. J Anim Sci 82: 1079–1090. https://doi.org/10.2527/2004.8241079x

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 120.

    Rikkers RSC, Madsen O, Wells JM, Taverne N, Taverne-Thiele AJ, Woelders H, Kar SK, Bergsma R, Ellen ED (2020) Транскриптомный анализ органоидов кишечника свиней, расходящихся на FE, и их ответ на E. coli . В: Европейская федерация зоотехники (EAAP) 2020, Виртуальная встреча, Wageningen Academic Publishers, стр. 349

  • 121.

    Баркаускас CE, Chung MI, Fioret B, Gao X, Katsura H, Hogan BLM (2017) Органоиды легких: текущее использование и будущее обещание. Развитие 144: 986–997.https://doi.org/10.1242/dev.140103

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 122.

    Srivastava V, Huycke TR, Phong KT, Gartner ZJ (2020) Модели органоидов для динамики молочной железы и рака груди. Curr Opin Cell Biol 66: 51–58. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2020.05.003

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 123.

    Llewellyn A, Foey A (2017) Пробиотическая модуляция сенсорных и сигнальных событий врожденных клеток.Питательные вещества 9: 1156. https://doi.org/10.3390/nu

    56

    CAS Статья PubMed Central Google ученый

  • 124.

    Росси О., ван Баарлен П., Уэллс Дж. М. (2013) Распознавание патогенов и комменсалов хозяином в кишечнике млекопитающих. Curr Top Microbiol Immunol 358: 291–321. https://doi.org/10.1007/82_2011_191

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 125.

    Jones LG, Vaida A, Thompson LM, Ikuomola FI, Caamaño JH, Burkitt MD, Miyajima F, Williams JM, Campbell BJ, Pritchard DM, Duckworth CA (2019) Передача сигналов NF-κB2 в энтероидах модулирует ответы энтероцитов на секретируемые из костей факторы дендритные клетки костного мозга. Смерть клетки 10 (12): 896. https://doi.org/10.1038/s41419-019-2129-5

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 126.

    Wosen JE, Ilstad-Minnihan A, Co JY, Jiang W, Mukhopadhyay D, Fernandez-Becker NQ, Kuo CJ, Amieva MR, Mellins ED (2019) Модель кишечных энтероидов человека MHC-II в эпителии кишечника .Фронт Иммунол 10: 1970

    CAS Статья Google ученый

  • 127.

    Kraiczy J, Nayak K, Ross A, Raine T., Mak TN, Gasparetto M, Cario E, Rakyan V, Heuschkel R, Zilbauer M (2016) Оценка метилирования ДНК в развивающемся кишечном эпителии человека: потенциальная связь воспалительному заболеванию кишечника. Mucosal Immunol 9: 647–658. https://doi.org/10.1038/mi.2015.88

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 128.

    Герман Дж. Г., Бейлин С. Б. (2003) Подавление гена при раке в связи с гиперметилированием промотора. N Engl J Med 349: 2042–2054. https://doi.org/10.1056/NEJMra023075

    CAS Статья Google ученый

  • 129.

    Kraiczy J, Zilbauer M (2019) Органоиды кишечного эпителия как инструменты для изучения эпигенетики здоровья и болезней кишечника. Стволовые клетки Int 2019: 7242415. https://doi.org/10.1155/2019/7242415

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 130.

    Lewis SK, Nachun D, ​​Martin MG, Horvath S, Coppola G, Jones DL (2020) Анализ метилирования ДНК подтверждает, что органоиды являются жизнеспособной моделью для изучения старения кишечника человека. Cell Mol Gastroenterol Hepatol 9: 527–541. https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2019.11.013

    Статья PubMed Google ученый

  • 131.

    Джоши Р., Кастро де Моура М., Пиньейро Д., Альварес-Эррико Д., Аррибас С., Эстеллер М. (2020) Пейзаж метилирования ДНК органоидов рака человека, доступный в американской коллекции типовых культур.Эпигенетика 15: 1167–1177. https://doi.org/10.1080/155

  • .2020.1762398

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 132.

    Rubio LA (2019) Возможности программирования раннего возраста у цыплят-бройлеров посредством модуляции кишечной микробиоты. Poult Sci 98: 695–706. https://doi.org/10.3382/ps/pey416

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 133.

    Ji Y, Wu Z, Dai Z, Wang X, Li J, Wang B, Wu G (2017) Плодовое и неонатальное программирование постнатального роста и эффективности кормления свиней. J Anim Sci Biotechnol 8:42. https://doi.org/10.1186/s40104-017-0173-5

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 134.

    Kar SK, Jansman AJM, Boeren S, Kruijt L, Smits MA (2016) Белок, пептид, аминокислотный состав и потенциальные функциональные свойства существующих и новых источников диетического белка для моногастриков.J Anim Sci 94: 30–39. https://doi.org/10.2527/jas.2015-9677

    CAS Статья Google ученый

  • 135.

    Rosch C, Taverne N, Venema K, Gruppen H, Wells JM, Schols HA (2017) Влияние ферментации in vitro бета-глюкана ячменя и пектина сахарной свеклы с использованием инокулята фекалий человека на экспрессию цитокинов дендритными клетками . Мол Nutr Food Res 61: 1600243. https://doi.org/10.1002/mnfr.201600243

    CAS Статья Google ученый

  • 136.

    Jansman AJM (2016) Здоровье и функции желудочно-кишечного тракта у свиней: влияние функциональных ингредиентов и обработки кормов и ингредиентов. J Anim Sci 94: 12–21. https://doi.org/10.2527/jas.2015-9886

    CAS Статья Google ученый

  • 137.

    Годдард М.Э., Хейс Б.Дж. (2009) Картирование генов сложных признаков у домашних животных и их использование в программах разведения. Нат Рев Генет 10: 381–391. https://doi.org/10.1038/nrg2575

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 138.

    Meuwissen TH, Hayes BJ, Goddard ME (2001) Прогнозирование общей генетической ценности с использованием карт плотных маркеров для всего генома. Генетика 157: 1819–1829

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 139.

    Knol EF, Nielsen B, Knap PW (2016) Геномная селекция в коммерческом разведении свиней. Аним Фронт 6: 15–22. https://doi.org/10.2527/af.2016-0003

    Статья Google ученый

  • 140.

    Harlizius B, Mathur P, Knol EF (2020) Селекция для устойчивости: новые возможности в современной программе свиноводства. J Anim Sci 98: S150 – S154. https://doi.org/10.1093/jas/skaa141

    Статья PubMed Google ученый

  • 141.

    Veerkamp R (2013) Выбор по потреблению корма или эффективности корма: документ с изложением позиции из обсуждения целей селекции gDMI. В: Встреча Interbull 2013, том 47. Open Journal Systems (OJS)

  • 142.

    Augustyniak J, Bertero A, Coccini T, Baderna D, Buzanska L, Caloni F (2019) Органоиды являются многообещающими инструментами для видоспецифичных токсикологических исследований in vitro. J Appl Toxicol 39: 1610–1622. https://doi.org/10.1002/jat.3815

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 143.

    Park S-H, Moon Y (2020) Биотест на основе энтероцитов путем количественной комбинации провоспалительных индикаторов, специфичных для 8-кето-трихотеценов.Фронт Иммунол 11: 1530

    CAS Статья Google ученый

  • 144.

    Forsythe SD, Devarasetty M, Shupe T, Bishop C, Atala A, Soker S, Skardal A (2018) Скрининг токсинов в окружающей среде с использованием человеческих трехмерных биоинженерных органоидов печени и сердца. Front Public Health 6: 103

    Статья Google ученый

  • 145.

    Sala FG, Kunisaki SM, Ochoa ER, Vacanti J, Grikscheit TC (2009) Тонкая кишка и желудок с тканевой инженерией формируются из аутологичной ткани в доклинической модели крупных животных.J Surg Res 156: 205–212. https://doi.org/10.1016/j.jss.2009.03.062

    Статья PubMed Google ученый

  • 146.

    Miyazawa M, Torii T, Toshimitsu Y, Okada K, Koyama I, Ikada Y (2005) Искусственный желчный проток с тканевой инженерией, напоминающий естественный желчный проток. Am J Transplant 5: 1541–1547. https://doi.org/10.1111/j.1600-6143.2005.00845.x

    Статья PubMed Google ученый

  • 147.

    Эльчин Ю.М., Диксит В., Левин К., Гитник Г. (1999) Ксенотрансплантация эмбриональных гепатоцитов свиньи крысам с использованием подхода тканевой инженерии. Искусственные органы 23: 146–152. https://doi.org/10.1046/j.1525-1594.1999.06222.x

    Статья PubMed Google ученый

  • 148.

    Funatsu K, Ijima H, Nakazawa K, Yamashita Y, Shimada M, Sugimachi K (2001) Гибридная искусственная печень с использованием органоидной культуры гепатоцитов. Искусственные органы 25: 194–200.https://doi.org/10.1046/j.1525-1594.2001.025003194.x

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 149.

    Mizumoto H, Funatsu K (2004) Регенерация печени с использованием гибридной системы искусственной поддержки печени. Искусственные органы 28 (1): 53–57. https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.2004.07326.x

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 150.

    Hochleitner B, Hengster P, Duo L, Bucher H, Klima G, Margreiter R (2005) Новая биоискусственная печень с культурой агрегатов свиных гепатоцитов в условиях имитации микрогравитации.Искусственные органы 29: 58–66. https://doi.org/10.1111/j.1525-1594.2004.29014.x

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 151.

    Исии Ю., Сайто Р., Марушима Х, Ито Р., Сакамото Т., Янага К. (2008) Реконструкция печени из фетальных клеток печени свиньи с использованием биореактора с радиальным потоком. World J Gastroenterol 14: 2740–2747. https://doi.org/10.3748/wjg.14.2740

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 152.

    Janssen DAW, Geutjes PJ, Odenthal J, van Kuppevelt TH, Schalken JA, Feitz WFJ, Heesakkers J (2013) Новая простая ex vivo органоидная модель слизистой оболочки мочевого пузыря для доклинических исследований. Дж. Урол 190: 341–349. https://doi.org/10.1016/j.juro.2012.12.103

    Статья PubMed Google ученый

  • 153.

    Mingone CJ, Gupte SA, Chow JL, Ahmad M, Abraham NG, Wolin MS (2006) Генерация протопорфирина IX из дельта-аминолевулиновой кислоты вызывает расслабление легочной артерии и активацию растворимой гуанилатциклазы.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 291: L337 – L344. https://doi.org/10.1152/ajplung.00482.2005

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 154.

    Neo BH, Kandhi S, Wolin MS (2010) Роли растворимой гуанилатциклазы и димеризации субъединицы протеинкиназы G, вызванной окислением тиола, в релаксации легочной артерии до перекиси водорода. Am J Physiol Heart Circ Physiol 299: h2235 – h2241. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00513.2010

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 155.

    Neo BH, Kandhi S, Wolin MS (2011) Роли окислительно-восстановительных механизмов, контролирующих протеинкиназу G в ответах легочной и коронарной артерии на гипоксию. Am J Physiol Heart Circ Physiol 301: h3295 – h3304. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00624.2011

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 156.

    Patel D, Alhawaj R, Kelly MR, Accarino JJO, Lakhkar A, Gupte SA, Sun D, ​​Wolin MS (2016) Потенциальная роль митохондриального супероксида, снижающего феррохелатазу и гем в истощении растворимой гуанилатциклазы в коронарной артерии под действием ангиотензина II. Am J Physiol Heart Circ Physiol 310: h2439 – h2447. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00859.2015

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 157.

    Kandhi S, Neo BH, Wolin M (2011) Культура органоидов коронарных артерий крупного рогатого скота меняет реакцию на гипоксию с расслабления на сокращение, связанное с изменениями в механизмах, контролирующих протеинкиназу G.Фасеб Дж 25: 1102

    Google ученый

  • 158.

    Ирие Й., Мизумото Х., Фуджино С., Кадзивара Т. (2008) Разработка трансплантатов суставного хряща с использованием методов формирования органоидов. Transplant Proc 40: 631–633. https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2008.01.024

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 159.

    Mizuno S, Takada E, Fukai N (2015) Сфероидальные органоиды воспроизводят характеристики зон продольной глубины в суставном хряще крупного рогатого скота.Клетки и ткани органов 202: 382–392. https://doi.org/10.1159/000447532

    CAS Статья Google ученый

  • 160.

    Rusu D, Loret S, Peulen O, Mainil J, Dandrifosse G (2005) Иммунохимическая, биомолекулярная и биохимическая характеристика примокультур бычьего эпителия кишечника. BMC Cell Biol 6:42. https://doi.org/10.1186/1471-2121-6-42

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 161.

    Podbesek R, Hamilton JW, Macgregor RR (1984) Кальций-чувствительные органоидные культуры клеток паращитовидной железы крупного рогатого скота. Интеллектуальная кальцинированная ткань 36: 506–506

    Google ученый

  • 162.

    Ridgeway RD, Hamilton JW, MacGregor RR (1986) Характеристики органоидов бычьих паратироидных клеток в культуре. Vitro Cell Dev Biol 22: 91–99. https://doi.org/10.1007/bf02623538

    CAS Статья Google ученый

  • 163.

    Bansal DD, Macgregor RR (1990) Секреция активатора плазминогена из клеток паращитовидной железы крупного рогатого скота. Эндокринология 126: 2245–2251. https://doi.org/10.1210/endo-126-5-2245

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 164.

    Хинтон Д.А., Бансал Д.Д., Макгрегор Р.Р. (1994) Влияние инсулина и кальция на транскрипцию генов паратироидного гормона в органоидах паращитовидной железы крупного рогатого скота. Эндокринная 2: 411–417

    CAS Google ученый

  • 165.

    Ritter CS, Slatopolsky E, Santoro S, Brown AJ (2004) Клетки паращитовидной железы, культивируемые в коллагеновой матрице, сохраняют чувствительность к кальцию: важность трехмерной архитектуры ткани. J Bone Miner Res 19: 491–498. https://doi.org/10.1359/jbmr.2004.19.3.491

    Статья PubMed Google ученый

  • 166.

    Ritter CS, Pande S, Krits I, Slatopolsky E, Brown AJ (2008) Дестабилизация мРНК паратироидного гормона внеклеточным Ca2 + и кальцимиметическим R-568 в паратироидных клетках: роль цитозольного Ca и потребность в гене транскрипция.J Mol Endocrinol 40: 13–21. https://doi.org/10.1677/jme-07-0085

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 167.

    Agopian VG, Chen DC, Avansino JR, Stelzner M (2009) Трансплантация органоидов кишечных стволовых клеток приводит к образованию новых слизистых оболочек у собак. J Gastrointest Surg 13: 971–982. https://doi.org/10.1007/s11605-009-0806-x

    Статья PubMed Google ученый

  • Достижения в разработке и применении органоидов человека

  • Allende ML, Cook EK, Larman BC et al (2018) Церебральные органоиды, полученные из плюрипотентных стволовых клеток, индуцированных болезнью Сандхоффа, демонстрируют нарушение нейродифференцировки.J. Lipid Res. 59: 550–563. https://doi.org/10.1194/jlr.M081323

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Allison SJ (2020) Инфекция почечных органоидов SARS-CoV-2, предотвращенная с помощью растворимого человеческого ACE2. Нат Рев Нефрол 16: 316–316. https://doi.org/10.1038/s41581-020-0291-8

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Амин Н.Д., Паска С.П. (2018) Построение моделей заболеваний мозга с помощью трехмерных органоидов.Нейрон 100: 389–405. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.10.007

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Angus HCK, Butt AG, Schultz M, Kemp RA (2020) Органоиды кишечника как инструмент для исследования воспалительных заболеваний кишечника. Фронт Мед 6: 1–9. https://doi.org/10.3389/fmed.2019.00334

    Статья Google ученый

  • Antonica F, Kasprzyk DF, Opitz R et al (2012) Создание функциональной щитовидной железы из эмбриональных стволовых клеток.Природа 491: 66–71. https://doi.org/10.1038/nature11525

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Ao Z, Cai H, Havert DJ et al (2020) Универсальная микрофлюидная сборка органоидов человеческого мозга для моделирования пренатального воздействия каннабиса. Anal Chem 92: 4630–4638. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c00205

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Arora N, Alsous JI, Guggenheim JW et al (2017) Технологический подход для увеличения выхода органоидов.Dev 144: 1128–1136. https://doi.org/10.1242/dev.142919

    CAS Статья Google ученый

  • Бакташ Ю., Мадхав А., Коллер К.Э., Рэндалл Г. (2018) Визуализация отдельных частиц поляризованных органоидов гепатомы при инфицировании вирусом гепатита С выявляет упорядоченный и последовательный процесс входа. Клеточный микроб-хозяин 23: 382-394.e5. https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.02.005

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Barker N, Huch M, Kujala P et al (2010) Lgr5 + ve стволовые клетки стимулируют самообновление в желудке и создают долгоживущие желудочные единицы in vitro.Стволовая клетка клетки 6: 25–36. https://doi.org/10.1016/j.stem.2009.11.013

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Bartfeld S (2016) Моделирование инфекционных заболеваний и взаимодействия микробов и хозяев в органоидах желудочно-кишечного тракта. Дев Биол 420: 262–270. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2016.09.014

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Bartfeld S, Clevers H (2015) Органоиды как модель инфекционных заболеваний: культура органоидов желудка человека и мыши и микроинъекция Helicobacter pylori.J vis Exp. https://doi.org/10.3791/53359

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Bershteyn M, Nowakowski TJ, Pollen AA et al (2017) Церебральные органоиды, полученные из ИПСК человека, моделируют клеточные особенности лиссэнцефалии и выявляют длительный митоз наружной радиальной глии. Cell Stem Cell 20: 435-449.e4. https://doi.org/10.1016/j.stem.2016.12.007

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Betancourt ED, Hamid B, Fabian BT et al (2019) От начала до раннего распространения — Первоначальная встреча Toxoplasma gondii с хозяином.Front Cell Infect Microbiol 9: 1–9. https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00046

    CAS Статья Google ученый

  • Bigorgne AE, Farin HF, Lemoine R et al (2014) Мутации TTC7A нарушают апикобазальную полярность кишечного эпителия. Дж. Клин Инвест 124: 328–337. https://doi.org/10.1172/JCI71471

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Бирей Ф., Андерсен Дж., Макинсон С.Д. и др. (2017) Сборка функционально интегрированных сфероидов переднего мозга человека.Природа 545: 54–59. https://doi.org/10.1038/nature22330

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Bonnier F, Keating ME, Wróbel TP et al (2015) Оценка жизнеспособности клеток с использованием анализа Alamar blue: сравнение 2D и 3D моделей клеточных культур. Toxicol Vitr 29: 124–131. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2014.09.014

    CAS Статья Google ученый

  • Broda TR, McCracken KW, Wells JM (2019) Получение антральных и фундальных органоидов желудка человека из плюрипотентных стволовых клеток.Nat Protoc 14: 28–50. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0080-z

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Cakir B, Xiang Y, Tanaka Y et al (2019) Разработка органоидов человеческого мозга с функциональной сосудистой системой. Нат методы 16: 1169–1175. https://doi.org/10.1038/s41592-019-0586-5

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Camp JG, Badsha F, Florio M et al (2015) Церебральные органоиды человека повторяют программы экспрессии генов развития неокортекса плода.Proc Natl Acad Sci U S A 112: 15672–15677. https://doi.org/10.1073/pnas.1520760112

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Cederquist GY, Asciolla JJ, Tchieu J et al (2019) Спецификация позиционной идентичности органоидов переднего мозга. Nat Biotechnol 37: 436–444. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0085-3

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Chen YW, Huang SX, De Carvalho ALRT et al (2017) Трехмерная модель развития легких человека и заболевания на основе плюрипотентных стволовых клеток.Nat Cell Biol. 19: 542–549. https://doi.org/10.1038/ncb3510

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Чичагова В., Доргау Б., Фелембан М. и др. (2019) Дифференциация органоидов сетчатки от плюрипотентных стволовых клеток человека. Curr Protoc Stem Cell Biol 50: 1–11. https://doi.org/10.1002/cpsc.95

    CAS Статья Google ученый

  • Clarke G, Harley P, Hubber EL et al (2018) От места у постели больного: современные достижения в регенеративной медицине.Curr Opin Cell Biol 55: 59–66. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2018.05.006

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Cruz-Acuña R, Quirós M, Huang S. et al (2018) Гидрогели PEG-4MAL для создания, культивирования и доставки органоидов человека in vivo. Nat Protoc 13: 2102–2119. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0036-3

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Cugola FR, Fernandes IR, Russo FB et al (2016) Бразильский штамм вируса Зика вызывает врожденные дефекты в экспериментальных моделях.Nature 534: 267–271. https://doi.org/10.1038/nature18296

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • D’Amour KA, Agulnick AD, Eliazer S. et al (2005) Эффективная дифференцировка эмбриональных стволовых клеток человека в дефинитивную энтодерму. Nat Biotechnol 23: 1534–1541. https://doi.org/10.1038/nbt1163

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Dang J, Tiwari SK, Lichinchi G et al (2016) Вирус Зика истощает нейральные предшественники в органоидах головного мозга человека посредством активации рецептора врожденного иммунитета TLR3.Стволовая клетка клетки 19: 258–265. https://doi.org/10.1016/j.stem.2016.04.014

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Danjo T, Eiraku M, Muguruma K et al (2011) Субрегиональная спецификация вентральных телэнцефальных тканей, полученных из эмбриональных стволовых клеток, с помощью синхронизированной и комбинированной обработки внешними сигналами. J Neurosci 31: 1919–1933. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5128-10.2011

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Daviaud N, Friedel RH, Zou H (2018) Васкуляризация и приживление трансплантированных церебральных органоидов человека в коре головного мозга мыши.Eneuro 5: 1–18. https://doi.org/10.1523/ENEURO.0219-18.2018

    Статья Google ученый

  • de Souza N (2018) Органоиды. Nat Методы 15: 23–23. https://doi.org/10.1038/nmeth.4576

    CAS Статья Google ученый

  • Dekkers JF, Wiegerinck CL, De Jonge HR et al (2013) Функциональный анализ CFTR с использованием кишечных органоидов первичного муковисцидоза. Нат Мед 19: 939–945.https://doi.org/10.1038/nm.3201

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Dekkers JF, Berkers G, Kruisselbrink E et al (2016) Характеристика ответов на препараты, модулирующие CFTR, с использованием ректальных органоидов, полученных от субъектов с муковисцидозом. Sci Transl Med. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aad8278

    Статья PubMed Google ученый

  • Desai TJ, Brownfield DG, Krasnow MA (2014) Альвеолярные предшественники и стволовые клетки в развитии, обновлении и раке легких.Nature 507: 190–194. https://doi.org/10.1038/nature12930

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Driehuis E, Gracanin A, Vries RGJ et al (2020) Создание органоидов поджелудочной железы из нормальных тканей и опухолей. STAR Protoc 1: 100192. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2020.100192

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Drost J, Clevers H (2017) Трансляционные приложения органоидов, полученных из взрослых стволовых клеток.Dev 144: 968–975. https://doi.org/10.1242/dev.140566

    CAS Статья Google ученый

  • Drost J, Clevers H (2018) Органоиды в исследованиях рака. Нат Рев Рак 18: 407–418. https://doi.org/10.1038/s41568-018-0007-6

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Dutta D, Heo I, Clevers H (2017) Моделирование заболеваний в трехмерных органоидных системах, полученных из стволовых клеток.Тенденции Mol Med 23: 393–410. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2017.02.007

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Dye BR, Hill DR, Ferguson MA et al (2015) Получение in vitro органоидов легких, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека. Elife 2015: 1-25. https://doi.org/10.7554/eLife.05098

    Статья Google ученый

  • Эдмондсон Р., Бройли Дж. Дж., Адкок А.Ф., Ян Л. (2014) Трехмерные системы клеточных культур и их применение в открытии лекарств и клеточных биосенсорах.Пробирный препарат Dev Technol 12: 207–218. https://doi.org/10.1089/adt.2014.573

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Eiraku M, Sasai Y (2012) Самообразование слоистых нервных структур в трехмерной культуре ES-клеток. Curr Opin Neurobiol 22: 768–777. https://doi.org/10.1016/j.conb.2012.02.005

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Eiraku M, Watanabe K, Matsuo-Takasaki M et al (2008) Самоорганизованное образование поляризованных кортикальных тканей из ESCs и его активное манипулирование внешними сигналами.Стволовая клетка 3: 519–532. https://doi.org/10.1016/j.stem.2008.09.002

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Eiraku M, Takata N, Ishibashi H et al (2011) Самоорганизующийся морфогенез глазного бокала в трехмерной культуре. Природа 472: 51–58. https://doi.org/10.1038/nature09941

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Эттайеби К., Кроуфорд С.Е., Мураками К. и др. (2016) Репликация норовирусов человека в человеческих энтероидах, полученных из стволовых клеток.Science 353: 1387–1393. https://doi.org/10.1126/science.aaf5211

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Fan H, Demirci U, Chen P (2019) Новые модели органоидов: шаг вперед в исследованиях рака. J Hematol Oncol 12: 1–10. https://doi.org/10.1186/s13045-019-0832-4

    CAS Статья Google ученый

  • Fatehullah A, Tan SH, Barker N (2016) Органоиды как модель развития человека и болезней in vitro.Nat Cell Biol 18: 246–254. https://doi.org/10.1038/ncb3312

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Freedman BS, Brooks CR, Lam AQ et al (2015) Моделирование заболевания почек с помощью CRISPR-мутантных органоидов почек, полученных из сфероидов плюрипотентного эпибласта человека. Нац Коммуна 6: 8715. https://doi.org/10.1038/ncomms9715

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Fusco P, Parisatto B, Rampazzo E et al (2019) Органоиды, полученные от пациентов (PDO), как новая модель in vitro для опухолей нейробластомы.BMC Рак 19: 970. https://doi.org/10.1186/s12885-019-6149-4

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Gabriel E, Ramani A, Karow U et al (2017) Недавние изоляты вируса Зика вызывают преждевременную дифференцировку нейральных предшественников в органоидах головного мозга человека. Cell Stem Cell 20: 397-406.e5. https://doi.org/10.1016/j.stem.2016.12.005

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Galet B, Cheval H, Ravassard P (2020) Органоиды среднего мозга, полученные от пациентов, для изучения молекулярных основ болезни Паркинсона.Фронт Neurol 11: 1005. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.01005

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Gao ML, Lei XL, Han F et al (2020) Органоиды сетчатки, специфичные для пациента, воспроизводят болезненные особенности пигментного ретинита с поздним началом. Front Cell Dev Biol 8: 1–14. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00128

    Статья Google ученый

  • Джакомелли Э., Беллин М., Сала Л. и др. (2017) Трехмерные сердечные микроткани, состоящие из кардиомиоцитов и эндотелиальных клеток, ко-дифференцированных из плюрипотентных стволовых клеток человека.Dev 144: 1008–1017. https://doi.org/10.1242/dev.143438

    CAS Статья Google ученый

  • Giacomelli E, Meraviglia V, Campostrini G et al (2020) Стромальные клетки сердца, полученные из ИПСК человека, ускоряют созревание трехмерных микротканей сердца и выявляют вклад некардиомиоцитов в сердечные заболевания. Cell Stem Cell 26: 862-879.e11. https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.05.004

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Gomes AR, Fernandes TG, Vaz SH et al (2020) Моделирование синдрома Ретта с помощью органоидов переднего мозга, специфичных для пациента.Front Cell Dev Biol 8: 1–18. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.610427

    Статья Google ученый

  • Gonzalez C, Armijo E, Bravo-Alegria J et al (2018) Моделирование патологии амилоида бета и тау в органоидах головного мозга человека. Мол Психиатрия 23: 2363–2374. https://doi.org/10.1038/s41380-018-0229-8

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Грасси Л., Альфонси Р., Франческанжели Ф. и др. (2019) Органоиды как новая модель для улучшения регенеративной медицины и персонализированной терапии рака при заболеваниях почек.Cell Death Dis. https://doi.org/10.1038/s41419-019-1453-0

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Гребенюк С., Ранга А. (2019) Инженерная васкуляризация органоидов. Фронт Bioeng Biotechnol 7: 1–12. https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00039

    Статья Google ученый

  • Guan Y, Xu D, Garfin PM et al (2017) Органоиды печени человека для анализа генетических заболеваний человека.JCI Insight 2: 1–17. https://doi.org/10.1172/jci.insight.94954

    CAS Статья Google ученый

  • Ханахан Д., Вайнберг Р.А. (2011) Признаки рака: следующее поколение. Ячейка 144: 646–674. https://doi.org/10.1016/j.cell.2011.02.013

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Хевнер В., Певны Л. (2012) Развитие глаз и ретиногенез. Cold Spring Harb Perspect Biol 4: a008391.https://doi.org/10.1101/cshperspect.a008391

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Hentschel V, Arnold F, Seufferlein T et al (2021) Энтеропатогенные инфекции: органоиды становятся бактериальными. Stem Cells Int. https://doi.org/10.1155/2021/8847804

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Heo I, Dutta D, Schaefer DA et al (2018) Моделирование инфекции Cryptosporidium в органоидах тонкой кишки и легких человека.Nat Microbiol 3: 814–823. https://doi.org/10.1038/s41564-018-0177-8

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Hinson JT, Chopra A, Nafissi N et al (2015) Мутации титина в iPS-клетках определяют саркомерную недостаточность как причину дилатационной кардиомиопатии. Наука (80-) 349: 982–986. https://doi.org/10.1126/science.aaa5458

    CAS Статья Google ученый

  • Hoang P, Wang J, Conklin BR et al (2018) Создание ранне развивающихся сердечных органоидов с пространственным паттерном с использованием плюрипотентных стволовых клеток человека.Нат Протокол 13: 723–737. https://doi.org/10.1038/nprot.2018.006

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Hohwieler M, Illing A, Hermann PC et al (2017) Ацинарные / протоковые органоиды, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека, образуют поджелудочную железу человека при ортотопической трансплантации и позволяют моделировать заболевание. Gut 66: 473–486. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2016-312423

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Homan KA, Gupta N, Kroll KT et al (2019) Васкуляризация и созревание органоидов почек in vitro с усилением потока.Нат методы 16: 255–262. https://doi.org/10.1038/s41592-019-0325-y

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Huang L, Holtzinger A, Jagan I et al (2015) Моделирование протокового рака поджелудочной железы и скрининг лекарств с использованием человеческих плюрипотентных стволовых клеток и опухолевых органоидов, полученных от пациентов. Nat Med 21: 1364–1371. https://doi.org/10.1038/nm.3973

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Huch M, Bonfanti P, Boj SF et al (2013) Неограниченное распространение in vitro бипотентных предшественников поджелудочной железы у взрослых через ось Lgr5 / R-спондина.EMBO J 32: 2708–2721. https://doi.org/10.1038/emboj.2013.204

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Huch M, Gehart H, Van Boxtel R et al (2015) Долгосрочная культура геном-стабильных бипотентных стволовых клеток из печени взрослого человека. Cell 160: 299–312. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.11.050

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Huch M, Knoblich JA, Lutolf MP, Martinez-Arias A (2017) Надежда и шумиха исследований органоидов.Dev 144: 938–941. https://doi.org/10.1242/dev.150201

    CAS Статья Google ученый

  • Hudson J, Titmarsh D, Hidalgo A et al (2012) Примитивные сердечные клетки из эмбриональных стволовых клеток человека. Стволовые клетки Dev 21: 1513–1523. https://doi.org/10.1089/scd.2011.0254

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Хатчинсон Л., Кирк Р. (2011) Высокий уровень выбытия лекарств — в чем мы ошибаемся? Нат Рев Клин Онкол 8: 189–190.https://doi.org/10.1038/nrclinonc.2011.34

    Статья PubMed Google ученый

  • Якобашвили Н., Петерс П.Дж. (2017) Люди в блюде: потенциал органоидов в моделировании иммунитета и инфекционных заболеваний. Фронтальный микробиол 8: 1–7. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02402

    Статья Google ученый

  • Iefremova V, Manikakis G, Krefft O et al (2017) Модель коркового развития на основе органоидов идентифицирует не клеточно-автономные дефекты в передаче сигналов Wnt, способствующие развитию синдрома Миллера-Дикера.Cell Rep 19: 50–59. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.03.047

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Jacob F, Salinas RD, Zhang DY et al (2020) Созданная пациентом органоидная модель глиобластомы и биобанк резюмируют меж- и внутриопухолевую гетерогенность. Ячейка 180: 188-204.e22. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.036

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Джайн Р., Баркаускас CE, Такеда Н. и др. (2015) Пластичность альвеолярных клеток Hopx + типа I для регенерации клеток типа II в легких.Нац Коммуна 6: 6727. https://doi.org/10.1038/ncomms7727

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Jeong M, O’Reilly M, Kirkwood NK et al (2018) Создание органоидов внутреннего уха, содержащих предполагаемые волосковые клетки улитки, из плюрипотентных стволовых клеток человека. Смерть клетки Dis 9: 1–13. https://doi.org/10.1038/s41419-018-0967-1

    Статья Google ученый

  • Jin M, Pomp O, Shinoda T et al (2017) Katanin p80, NuMA и цитоплазматический динеин взаимодействуют для управления динамикой микротрубочек.Sci Rep 7: 39902. https://doi.org/10.1038/srep39902

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Джозеф Дж. С., Малиндиса С. Т., Нтваса М. (2019) Двумерное (2D) и трехмерное (3D) культивирование клеток при открытии лекарств. Культура клеток 2: 1-22. https://doi.org/10.5772/intechopen.81552

    CAS Статья Google ученый

  • Karzbrun E, Kshirsagar A, Cohen SR et al (2018) Органоиды человеческого мозга на чипе раскрывают физику складчатости.Nat Phys 14: 515–522. https://doi.org/10.1038/s41567-018-0046-7

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Касендра М., Товальери А., Зонтхаймер-Фелпс А. и др. (2018) Разработка первичного тонкого кишечника человека на чипе с использованием органоидов, полученных из биопсии. Sci Rep 8: 1–14. https://doi.org/10.1038/s41598-018-21201-7

    CAS Статья Google ученый

  • Ким Ю.К., Нам С.А., Ян К.В. (2018) Применение органоидов почек, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека.Korean J Intern Med 33: 649–659. https://doi.org/10.3904/kjim.2018.198

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Ким Дж., Ку Б. К., Кноблич Дж. А. (2020) Органоиды человека: модельные системы для биологии и медицины человека. Nat Rev Mol Cell Biol 21: 571–584. https://doi.org/10.1038/s41580-020-0259-3

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Келер К.Р., Микош А.М., Молош А.И. и др. (2013) Создание сенсорного эпителия внутреннего уха из плюрипотентных стволовых клеток в 3D-культуре.Nature 500: 217–221. https://doi.org/10.1038/nature12298

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Кондо Дж., Иноуэ М. (2019) Применение модели органоидов рака для скрининга лекарств и персонализированной терапии. Ячейки 8: 470. https://doi.org/10.3390/cells8050470

    CAS Статья PubMed Central Google ученый

  • Курманн А.А., Серра М., Хокинс Ф. и др. (2015) Регенерация функции щитовидной железы путем трансплантации дифференцированных плюрипотентных стволовых клеток.Стволовая клетка 17: 527–542. https://doi.org/10.1016/j.stem.2015.09.004

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Лафламм М.А., Чен К.Ю., Наумова А.В. и др. (2007) Кардиомиоциты, полученные из человеческих эмбриональных стволовых клеток в факторах, способствующих выживанию, улучшают функцию инфаркта сердца крысы. Nat Biotechnol 25: 1015–1024. https://doi.org/10.1038/nbt1327

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Ланкастер М.А., Кноблич Ю.А. (2014) Органогенез в чашке: моделирование развития и заболевания с использованием органоидных технологий.Science 345: 1247125–1–1247125–9. https://doi.org/10.1126/science.1247125

    CAS Статья Google ученый

  • Lancaster MA, Renner M, Martin CA et al (2013) Церебральные органоиды моделируют развитие человеческого мозга и микроцефалию. Nature 501: 373–379. https://doi.org/10.1038/nature12517

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Lane A, Jovanovic K, Shortall C et al (2020) Моделирование и спасение пигментного ретинита RP2 с использованием органоидов сетчатки, полученных из ИПСК.Отчеты о стволовых клетках 15: 67–79. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.05.007

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Laurent LC, Ulitsky I, Slavin I et al (2011) Динамические изменения числа копий генов плюрипотентности и пролиферации клеток в ЭСК и ИПСК человека во время репрограммирования и во время культивирования. Стволовая клетка клетки 8: 106–118. https://doi.org/10.1016/j.stem.2010.12.003

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Lee C-T, Chen J, Kindberg AA et al (2017) CYP3A5 опосредует эффекты кокаина на неокортикогенез человека: исследования с использованием трехмерной самоорганизованной модели hPSC in vitro с одним кортикальным блоком.Нейропсихофармакология 42: 774–784. https://doi.org/10.1038/npp.2016.156

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Lenti E, Bianchessi S, Proulx ST et al (2019) Терапевтическая регенерация функций лимфатических и иммунных клеток при трансплантации лимфо-органоидов. Stem Cell Rep 12: 1260–1268. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2019.04.021

    CAS Статья Google ученый

  • Li Y, Wu Q, Sun X et al (2020b) Органоиды как мощная модель респираторных заболеваний.Стволовые клетки Int 2020: 1–8. https://doi.org/10.1155/2020/5847876

    CAS Статья Google ученый

  • Li Y, Tang P, Cai S. et al. (2020a) Персонализированная медицина на основе органоидов: от скамьи к постели. Cell Regen 9:21. https://doi.org/10.1186/s13619-020-00059-z

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Llonch S, Carido M, Ader M (2018) Технология органоидов для восстановления сетчатки.Dev Biol 433: 132–143

    CAS Статья Google ученый

  • Лесснер Д., Сток К.С., Лутольф М.П. и др. (2010) Биоинженерная трехмерная платформа для изучения взаимодействий клетки-ЕСМ и лекарственной устойчивости эпителиальных клеток рака яичников. Биоматериалы 31: 8494–8506. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.07.064

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Longmire TA, Ikonomou L, Hawkins F et al (2012) Эффективное получение очищенных предшественников легких и щитовидной железы из эмбриональных стволовых клеток.Стволовые клетки клетки 10: 398–411. https://doi.org/10.1016/j.stem.2012.01.019

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Loomans CJM, Williams Giuliani N, Balak J et al (2018) Расширение ткани поджелудочной железы взрослого человека дает органоиды, содержащие клетки-предшественники с потенциалом эндокринной дифференцировки. Отчеты о стволовых клетках 10: 712–724. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2018.02.005

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Ma X, Qu X, Zhu W et al (2016) Детерминированная биомиметическая модель печени, полученная из ИПСК человека, с помощью быстрой трехмерной биопечати.Proc Natl Acad Sci U S A 113: 2206–2211. https://doi.org/10.1073/pnas.1524510113

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Mansour AA, Gonçalves JT, Bloyd CW et al (2018) Модель функциональных и васкуляризированных органоидов человеческого мозга in vivo. Nat Biotechnol 36: 432–441. https://doi.org/10.1038/nbt.4127

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Мариани Дж., Коппола Дж., Чжан П. и др. (2015) FOXG1-зависимая дисрегуляция дифференцировки ГАМК / глутаматных нейронов при расстройствах аутистического спектра.Ячейка 162: 375–390. https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.06.034

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Marton RM, Miura Y, Sloan SA et al (2019) Дифференциация и созревание олигодендроцитов в трехмерных нейронных культурах человека. Nat Neurosci 22: 484–491. https://doi.org/10.1038/s41593-018-0316-9

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Маркс У., Андерссон Т.Б., Бахински А. и др. (2016) Подходы микрофизиологических систем, основанные на биологии, для решения дилеммы прогнозирования при тестировании веществ.АЛТЕКС 33: 272–321. https://doi.org/10.14573/altex.1603161

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Матано М., Дате С., Шимокава М. и др. (2015) Моделирование колоректального рака с использованием CRISPR-Cas9-опосредованной инженерии органоидов кишечника человека. Nat Med 21: 256–262. https://doi.org/10.1038/nm.3802

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • McCracken KW, Catá EM, Crawford CM et al (2014) Моделирование развития человека и заболеваний с помощью органоидов желудка, полученных из плюрипотентных стволовых клеток.Природа 516: 400–404. https://doi.org/10.1038/nature13863

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • McGranahan N, Swanton C (2015) Биологическое и терапевтическое влияние внутриопухолевой гетерогенности на развитие рака. Раковая клетка 27: 15–26. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2014.12.001

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Mehta SR, Tom CM, Wang Y et al (2018) Кортикальные нейроны, вызванные болезнью Хантингтона человека, происходящие из ИПСК, демонстрируют измененную транскриптомику, морфологию и созревание.Cell Rep 25: 1081-1096.e6. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.09.076

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Mertens J, Wang QW, Kim Y et al (2015) Дифференциальные ответы на литий в гипервозбудимых нейронах пациентов с биполярным расстройством. Природа 527: 95–99. https://doi.org/10.1038/nature15526

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Миллер А.Дж., Краситель Б.Р., Феррер-Торрес Д. и др. (2019) Получение органоидов легких из плюрипотентных стволовых клеток человека in vitro.Нат Протокол 14: 518–540. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0104-8

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Minoo P, Su G, Drum H et al (1999) Дефекты морфогенеза трахео-пищевода и легких у эмбрионов мышей Nkx2.1 (- / -). Дев Биол 209: 60–71. https://doi.org/10.1006/dbio.1999.9234

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Miura Y, Pașca SP (2019) Поляризационные органоиды мозга.Nat Biotechnol 37: 377–378. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0084-4

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Morizane R, Bonventre JV (2017) Получение клеток-предшественников нефронов и органоидов почек из плюрипотентных стволовых клеток человека. Nat Protoc 12: 195–207. https://doi.org/10.1038/nprot.2016.170

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Muguruma K, Nishiyama A, Ono Y et al (2010) Онтогенез повторяет генерацию и тканевую интеграцию клеток Пуркинье, происходящих из ES-клеток.Nat Neurosci 13: 1171–1180. https://doi.org/10.1038/nn.2638

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Мугурума К., Нишияма А., Каваками Х. и др. (2015) Самоорганизация поляризованной ткани мозжечка в трехмерной культуре плюрипотентных стволовых клеток человека. Cell Rep 10: 537–550. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2014.12.051

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Munsie M, Hyun I., Sugarman J (2017) Этические проблемы в исследованиях человеческих органоидов и гаструлоидов.Dev 144: 942–945. https://doi.org/10.1242/dev.140111

    CAS Статья Google ученый

  • Накано Т., Андо С., Таката Н. и др. (2012) Самообразование глазных бокалов и хранимой стратифицированной нервной сетчатки из ЭСК человека. Стволовая клетка клетки 10: 771–785. https://doi.org/10.1016/j.stem.2012.05.009

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Neal JT, Li X, Zhu J et al (2018) Органоидное моделирование иммунного микроокружения опухоли.Cell 175: 1972-1988.e16. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.11.021

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Норона Л.М., Нгуен Д.Г., Гербер Д.А. и др. (2016) Моделирование индуцированного соединениями фиброгенеза in vitro с использованием трехмерных биопринтированных тканей печени человека. Toxicol Sci 154: 354–367. https://doi.org/10.1093/TOXSCI/KFW169

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Okamoto R, Shimizu H, Suzuki K et al (2020) Регенеративная медицина на основе органоидов при воспалительном заболевании кишечника.Regen Ther 13: 1–6. https://doi.org/10.1016/j.reth.2019.11.004

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Park SE, Georgescu A, Huh D (2019) Органоиды на чипе. Наука 364: 960–965. https://doi.org/10.1126/science.aaw7894

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Pasca SP (2019) Сборка органоидов человеческого мозга. Наука 363: 126–127.https://doi.org/10.1126/science.aau5729

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Pasca AM, Sloan SA, Clarke LE et al (2015) Функциональные корковые нейроны и астроциты из плюрипотентных стволовых клеток человека в 3D-культуре. Нат Методы 12: 671–678. https://doi.org/10.1038/nmeth.3415

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Paca AM, Park JY, Shin HW et al (2019) Человеческая трехмерная клеточная модель гипоксического повреждения головного мозга недоношенных.Nat Med 25: 784–791. https://doi.org/10.1038/s41591-019-0436-0

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Pauli C, Hopkins BD, Prandi D et al (2017) Персонализированные модели рака in vitro и in vivo для руководства прецизионной медициной. Рак Discov 7: 462–477. https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-16-1154

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Perez-Lanzon M, Kroemer G, Maiuri MC (2018) Органоиды для моделирования генетических заболеваний, 1-е изд.Elsevier Inc, Амстердам

    Google ученый

  • Pettinato G, Lehoux S, Ramanathan R et al (2019) Получение полнофункциональных гепатоцитоподобных органоидов из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток, смешанных с эндотелиальными клетками. Sci Rep 9: 1–21. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45514-3

    CAS Статья Google ученый

  • Pointon A, Pilling J, Dorval T. et al (2017) С обложки: Высокопроизводительная визуализация сердечных микротканей для оценки сердечных сокращений во время открытия лекарств.Toxicol Sci 155: 444–457. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfw227

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Пыльца А.А., Бхадури А., Эндрюс М.Г. и др. (2019) Создание церебральных органоидов в качестве моделей эволюции мозга человека. Ячейка 176: 743-756.e17. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.017

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Porteous DJ, Millar JK, Brandon NJ, Sawa A (2011) DISC1 на 10: Соединение психиатрической генетики и нейробиологии.Тенденции Мол Мед 17: 699–706. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2011.09.002

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Prior N, Inacio P, Huch M (2019) Органоиды печени: от фундаментальных исследований до терапевтического применения. Gut 68: 2228–2237. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2019-319256

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Прыткова И., Бреннанд К.Дж. (2017) Перспективы моделирования аномальных функций нейронов при шизофрении с использованием индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток.Front Cell Neurosci 11: 1–8. https://doi.org/10.3389/fncel.2017.00360

    CAS Статья Google ученый

  • Qian X, Nguyen HN, Jacob F et al (2017) Использование органоидов мозга для понимания микроцефалии, вызванной вирусом Зика. Dev 144: 952–957. https://doi.org/10.1242/dev.140707

    CAS Статья Google ученый

  • Raja WK, Mungenast AE, Lin YT et al (2016) Самоорганизующаяся трехмерная нервная ткань человека, полученная из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, повторяет фенотипы болезни Альцгеймера.PLoS ONE 11: 1–18. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161969

    CAS Статья Google ученый

  • Ravenscroft SM, Pointon A, Williams AW et al (2016) Кардиальные немиоцитарные клетки демонстрируют повышенную фармакологическую функцию, указывающую на сократительную зрелость микротканей кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток. Toxicol Sci 152: 99–112. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfw069

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Remmel A (2021) Неандертальские «мини-мозги», созданные в лаборатории с помощью CRISPR.Природа 590: 376–377. https://doi.org/10.1038/d41586-021-00388-2

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Richards DJ, Tan Y, Coyle R et al (2016) Нанопроволоки и электрическая стимуляция синергетически улучшают функции сердечных сфероидов hiPSC. Nano Lett 16: 4670–4678. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b02093

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Richards DJ, Coyle RC, Tan Y et al (2017) Вдохновение от развития сердца: биомиметическое развитие функциональных сердечных органоидов человека.Биоматериалы 142: 112–123. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.07.021

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Richards DJ, Li Y, Kerr CM et al (2020) Органоиды сердца человека для моделирования инфаркта миокарда и кардиотоксичности лекарств. Nat Biomed Eng 4: 446–462. https://doi.org/10.1038/s41551-020-0539-4

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Риордан Дж. Р., Керем Б., Алон Н. и др. (1989) Идентификация гена муковисцидоза: клонирование и характеристика комплементарной ДНК.Наука 245: 1066–1073. https://doi.org/10.1126/science.2475911

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Rios AC, Clevers H (2018) Создание изображений органоидов: светлое будущее впереди. Nat Методы 15: 24–26. https://doi.org/10.1038/nmeth.4537

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Roerink SF, Sasaki N, Lee-Six H et al (2018) Внутриопухолевая диверсификация колоректального рака на одноклеточном уровне.Природа 556: 437–462. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0024-3

    CAS Статья Google ученый

  • Ronaldson-Bouchard K, Ma SP, Yeager K et al (2018) Расширенное созревание сердечной ткани человека, выращенной из плюрипотентных стволовых клеток. Природа 556: 239–243. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0016-3

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Рональдсон-Бушар К., Йегер К., Телес Д. и др. (2019) Разработка сердечной мышцы человека, электромеханически созревшей до фенотипа, подобного взрослому.Nat Protoc 14: 2781–2817. https://doi.org/10.1038/s41596-019-0189-8

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Рональдсон-Бушар К., Ма С.П., Йегер К. и др. (2019) Авторская поправка: ускоренное созревание сердечной ткани человека, выращенной из плюрипотентных стволовых клеток. Природа 572: E16 – E17. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1415-9

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Rubenstein JLR (2010) Три гипотезы о дефектах развития, которые могут лежать в основе некоторых форм расстройства аутистического спектра.Curr Opin Neurol 23: 118–123. https://doi.org/10.1097/WCO.0b013e328336eb13

    Статья PubMed Google ученый

  • Sachs N, Clevers H (2014) Культуры органоидов для анализа фенотипов рака. Curr Opin Genet Dev 24: 68–73. https://doi.org/10.1016/j.gde.2013.11.012

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Saglam-Metiner P, Gulce-Iz S, Biray-Avci C (2019) Трехмерные культуральные системы, вдохновленные биоинженерией: органоиды для создания микросреды опухоли.Ген 686: 203–212. https://doi.org/10.1016/j.gene.2018.11.058

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Sailon AM, Allori AC, Davidson EH et al (2009) Новый проточно-перфузионный биореактор поддерживает трехмерную динамическую культуру клеток. J Biomed Biotechnol 2009: 1–7. https://doi.org/10.1155/2009/873816

    CAS Статья Google ученый

  • Сайто Ю., Ониши Н., Таками Х. и др. (2018) Разработка функциональной модели щитовидной железы на основе системы культивирования органоидов.Biochem Biophys Res Commun 497: 783–789. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.02.154

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Сакагучи Х., Кадошима Т., Соен М. и др. (2015) Создание функциональных нейронов гиппокампа из самоорганизующихся дорсомедиальной телэнцефальной ткани, полученной из человеческих эмбриональных стволовых клеток. Nat Commun 6: 1–11. https://doi.org/10.1038/ncomms9896

    CAS Статья Google ученый

  • Саколиш С., Вебер Э.Дж., Келли Э.Дж. и др. (2018) Перенос технологий микрофизиологических систем: тематическое исследование чипа ткани проксимальных канальцев человека.Sci Rep 8: 1–14. https://doi.org/10.1038/s41598-018-33099-2

    CAS Статья Google ученый

  • Sato T, Vries RG, Snippert HJ et al (2009) Единичные стволовые клетки Lgr5 строят структуры крипта-ворсинка in vitro без мезенхимальной ниши. Природа 459: 262–265. https://doi.org/10.1038/nature07935

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Saxena K, Blutt SE, Ettayebi K et al (2016) Кишечные энтероиды человека: новая модель для изучения ротавирусной инфекции человека, ограничения хозяина и патофизиологии.J Virol 90: 43–56. https://doi.org/10.1128/jvi.01930-15

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Schutgens F, Clevers H (2020) Органоиды человека: инструменты для понимания биологии и лечения болезней. Анну Рев Патол Мех Дис 15: 211–234. https://doi.org/10.1146/annurev-pathmechdis-012419-032611

    CAS Статья Google ученый

  • Sloan SA, Andersen J, Pașca AM et al (2018) Создание и сборка трехмерных культур, специфичных для области человеческого мозга.Нат Протокол 13: 2062–2085. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0032-7

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Smits LM, Schwamborn JC (2020) Органоиды среднего мозга: новый инструмент для исследования болезни Паркинсона. Front Cell Dev Biol 8: 1–12. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00359

    Статья Google ученый

  • Spence JR, Mayhew CN, Rankin SA et al (2011) Направлял дифференцировку плюрипотентных стволовых клеток человека в ткань кишечника in vitro.Природа 470: 105–110. https://doi.org/10.1038/nature09691

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Stange DE, Koo B-K, Huch M et al (2013) Дифференцированные Troy + главные клетки действуют как резервные стволовые клетки для генерации всех клонов эпителия желудка. Cell 155: 357–368. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.09.008

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Стивенс KR, Pabon L, Muskheli V, Murry CE (2009) Бескаркасный пластырь сердечной ткани человека, созданный из эмбриональных стволовых клеток.Tissue Eng Часть A 15: 1211–1222. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2008.0151

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Стивенс KR, Kreutziger KL, Dupras SK et al (2009) Физиологическая функция и трансплантация свободной от каркаса и васкуляризированной ткани сердечной мышцы человека. Proc Natl Acad Sci 106: 16568–16573. https://doi.org/10.1073/pnas.0

    1106

    Статья PubMed Google ученый

  • Stratton MR, Campbell PJ, Futreal PA (2009) Геном рака.Природа 458: 719–724. https://doi.org/10.1038/nature07943

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Stutts MJ, Canessa CM, Olsen JC et al (1995) CFTR как цАМФ-зависимый регулятор натриевых каналов. Наука 269: 847–850. https://doi.org/10.1126/science.7543698

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Su HL, Muguruma K, Matsuo-Takasaki M et al (2006) Создание предшественников нейронов мозжечка из эмбриональных стволовых клеток.Дев Биол 290: 287–296. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2005.11.010

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Suerbaum S, Michetti P (2002) Инфекция Helicobacter pylori. N Engl J Med 347: 1175–1186. https://doi.org/10.1056/NEJMra020542

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Takahashi T (2019) Органоиды для открытия лекарств и персонализированной медицины.Annu Rev Pharmacol Toxicol 59: 447–462. https://doi.org/10.1146/annurev-pharmtox-010818-021108

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Takasato M, Er PX, Becroft M et al (2014) Направление дифференцировки человеческих эмбриональных стволовых клеток в направлении почечного происхождения создает самоорганизующиеся почки. Nat Cell Biol 16: 118–126. https://doi.org/10.1038/ncb2894

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Takasato M, Er PX, Chiu HS, Little MH (2016) Получение органоидов почек из плюрипотентных стволовых клеток человека.Nat Protoc 11: 1681–1692. https://doi.org/10.1038/nprot.2016.098

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Takebe T, Sekine K, Enomura M et al (2013) Васкуляризация и функциональная печень человека из трансплантата зачатка органа, полученного с помощью ИПСК. Природа 499: 481–484. https://doi.org/10.1038/nature12271

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Tiburcy M, Hudson JE, Balfanz P et al (2017) Определенный сконструированный человеческий миокард с продвинутым созреванием для применения в моделировании и восстановлении сердечной недостаточности.Тираж 135: 1832–1847. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.116.024145

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Тредан О., Галмарини С.М., Патель К., Таннок И.Ф. (2007) Устойчивость к лекарствам и микросреда солидной опухоли. J Natl Cancer Inst 99: 1441–1454. https://doi.org/10.1093/jnci/djm135

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Trevino AE, Sinnott-Armstrong N, Andersen J et al (2020) Динамика доступности хроматина в модели развития переднего мозга человека.Наука 367: 1–11. https://doi.org/10.1126/science.aay1645

    CAS Статья Google ученый

  • Trujillo CA, Muotri AR (2018) Органоиды мозга и исследование развития нервной системы. Trends Mol Med 24: 982–990. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2018.09.005

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Trujillo CA, Rice ES, Schaefer NK et al (2021) Повторное введение архаичного варианта NOVA1 в кортикальные органоиды изменяет нейроразвитие.Наука (80-) 371: eaax2537. https://doi.org/10.1126/science.aax2537

    CAS Статья Google ученый

  • Underhill GH, Khetani SR (2018) Биоинженерные модели печени для тестирования лекарств и исследований дифференцировки клеток. Cmgh 5: 426-439.e1. https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2017.11.012

    Статья PubMed Google ученый

  • Van Den Berg A, Mummery CL, Passier R, Van der Meer AD (2019) Персонализированные органы на чипах: функциональное тестирование для точной медицины.Лабораторный чип 19: 198–205. https://doi.org/10.1039/c8lc00827b

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Vogt N (2021) Ассемблоиды. Нат Методы 18: 27–27. https://doi.org/10.1038/s41592-020-01026-x

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Völkner M, Zschätzsch M, Rostovskaya M et al (2016) Органоиды сетчатки из плюрипотентных стволовых клеток эффективно воспроизводят ретиногенез.Stem Cell Rep 6: 525–538. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2016.03.001

    CAS Статья Google ученый

  • Ван Х (2018) Моделирование неврологических заболеваний с помощью органоидов головного мозга человека. Front Synaptic Neurosci 10: 1–14. https://doi.org/10.3389/fnsyn.2018.00015

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Wang Y, Wang L, Zhu Y, Qin J (2018) Органоид человеческого мозга на чипе для моделирования пренатального воздействия никотина.Лабораторный чип 18: 851–860. https://doi.org/10.1039/c7lc01084b

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Wang S, Wang X, Tan Z et al (2019) Расширяемые органоиды печени, полученные из ЭСК человека, обеспечивают терапевтическую репопуляцию печени и патофизиологическое моделирование алкогольного поражения печени. Cell Res 29: 1009–1026. https://doi.org/10.1038/s41422-019-0242-8

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Wang J, Wang C, Xu N et al (2019) Модель вирус-индуцированного заболевания почек, основанная на органе на чипе: исследование патогенеза связанных с вирусами почечных дисфункций.Биоматериалы 219: 1–8. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119367

    CAS Статья Google ученый

  • Ван М., Чжан Л., Гейдж ФХ (2020) Моделирование нервно-психических расстройств с использованием индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток. Protein Cell 11: 45–59. https://doi.org/10.1007/s13238-019-0638-8

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Ware MJ, Colbert K, Keshishian V et al (2016) Создание гомогенных трехмерных сфероидов клеток рака поджелудочной железы с использованием улучшенной техники висящей капли.Tissue Eng — Часть C Методы 22: 312–321. https://doi.org/10.1089/ten.tec.2015.0280

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Watson CL, Mahe MM, Múnera J et al (2014) Модель тонкого кишечника человека in vivo с использованием плюрипотентных стволовых клеток. Нат Мед 20: 1310–1314. https://doi.org/10.1038/nm.3737

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Wells MF, Salick MR, Wiskow O et al (2016) Генетическое удаление AXL не защищает человеческие нейральные клетки-предшественники и церебральные органоиды от заражения вирусом Зика.Клеточная стволовая клетка 19: 703–708. https://doi.org/10.1016/j.stem.2016.11.011

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Wu LJ, Chen ZY, Wang Y et al (2019) Органоиды при заболеваниях печени: от скамьи к постели. World J Gastroenterol 25: 1913–1927. https://doi.org/10.3748/wjg.v25.i16.1913

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Xiang Y, Tanaka Y, Cakir B et al (2019) таламические органоиды, полученные из hESC, образуют взаимные выступы при слиянии с кортикальными органоидами.Cell Stem Cell 24: 487-497.e7. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.12.015

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Xiang Y, Cakir B, Park I-H (2020) Создание регионально определенных органоидов человеческого мозга, напоминающих развитие таламуса. STAR Protoc 1: 100001. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2019.100001

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Ye F, Kang E, Yu C et al (2017) DISC1 регулирует нейрогенез посредством модуляции прикрепления кинетохор Ndel1 / Nde1 во время митоза.Нейрон 96: 1041-1054.e5. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.10.010

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Yeung CK, Himmelfarb J (2019) Почки на чипах: новая технология для доклинической разработки лекарств. Clin J Am Soc Nephrol 14: 144–146. https://doi.org/10.2215/CJN.066

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Yin Y, Zhou D (2018) Моделирование органоидов и энтероидов сальмонеллезной инфекции.Микробиол фронтальных клеточных инфекций 8: 1–13. https://doi.org/10.3389/fcimb.2018.00102

    CAS Статья Google ученый

  • Yin Y, Bijvelds M, Dang W et al (2015) Моделирование ротавирусной инфекции и противовирусной терапии с использованием первичных кишечных органоидов. Противовирусный Res 123: 120–131. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2015.09.010

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • Yu DX, Di Giorgio FP, Yao J et al (2014) Моделирование нейрогенеза гиппокампа с использованием плюрипотентных стволовых клеток человека.Stem Cell Rep 2: 295–310. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2014.01.009

    CAS Статья Google ученый

  • Zhao B, Ni C, Gao R et al (2020) Повторение инфекции SARS-CoV-2 и повреждения холангиоцитов органоидами протоков печени человека. Protein Cell 11: 771–775. https://doi.org/10.1007/s13238-020-00718-6

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Zhou K, Wang L, Yu D et al (2017) Молекулярное и клеточное понимание невропатий, связанных с вирусом Зика.J Neurovirol 23: 341–346. https://doi.org/10.1007/s13365-017-0514-3

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Сфероиды, органоиды, заменяющие стандартные культуры для клеточных анализов

    Трехмерная (3D) культура клеток преодолевает многие недостатки двумерной (2D) культуры, в основном за счет введения биологической значимости. Клетки в трех измерениях «видят» и «чувствуют» соседние клетки, взаимодействуют с ними посредством обмена химическими сообщениями и воспроизводят физиологические события гораздо точнее, чем клетки, ограниченные физическими и механическими ограничениями стандартного культурального оборудования.

    Как и любая новая технология, 3D-культура клеток продвинулась в нескольких направлениях, в первую очередь в виде 3D-суспендированных культур, известных как сфероиды и органоиды. По мере роста популярности 3D-культуры термины «сфероид» и «органоид» стали использоваться как синонимы; однако различия между этими типами культур значительны.

    Итак, какие отличия от ?

    Сфероиды и органоиды содержат несколько клеток, обычно взвешенных в капле или микролунке.Сфероиды представляют собой простые кластеры клеток широкого диапазона, собираемых и культивируемых из различных тканей, например, из органа или, посредством биопсии, из больной ткани или опухоли. Сфероиды содержат репрезентативную выборку типов клеток ткани, обычно без отбора или лечения для конкретных клеток. Иногда в выборке содержится один тип клеток, иногда более одной. Сфероиды известны тем, что с ними легче работать, поскольку для их формирования не требуются физические леса. У этого, конечно, есть свои недостатки.Сфероиды — это более простые модели, которые не самоорганизуются и не имеют полярности и поэтому не всегда представляют более сложную среду in vivo.

    Как следует из названия, органоиды представляют собой сложные кластеры органоспецифических клеток, разработанные для имитации исходной ткани, такой как кожа, желудок, печень или мочевой пузырь. В отличие от сфероидов, которые образуются из образцов тканей, содержащих любое количество зрелых клеток любого типа, органоиды возникают из тканеспецифичных стволовых клеток или клеток-предшественников, собранных из различных органов, таких как мозг или печень.Органоиды также могут быть получены из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. После получения соответствующего внеклеточного матрикса и обработки биохимическими стимулами (специфичными для конечных клеток-мишеней и интересующей ткани) эти клетки-предшественники расширяются, дифференцируются и самособираются в микроскопические культуры, которые воспроизводят один или несколько критических аспектов исходной ткань.

    Органоиды рака поджелудочной железы, полученные от пациентов, культивируемые в матрице Corning® Matrigel® для культивирования органоидов (2-кратное увеличение).

    Collagen и матрица Corning ® Matrigel ® — это два типичных материала каркасов, которые можно найти в лаборатории. Матригель, гелеобразная белковая смесь, полученная из клеток саркомы мышей Engelbreth-Holm-Swarm (EHS), содержит несколько белков, углеводов и факторов роста, которые также присутствуют в микроокружении опухоли. 1 Matrigel, получивший более 10 000 научных цитирований, является наиболее часто используемым внеклеточным матриксом для образования органоидов. Матрица настолько распространена, что ее торговая марка стала почти универсальной.(Обобщенные названия включают Kleenex, популярную салфетку для лица.)

    Поисковый запрос «коммерчески доступные органоиды» дает десятки примеров. Многие другие легко доступны через установленные протоколы, которые включают рецепты органоидных моделей печени, сердца, поджелудочной железы, мозга, желудочно-кишечного тракта, почек и (в последнее время) легких. Органоиды легких или дыхательных путей человека подходят для изучения инфекционных респираторных заболеваний человека.

    Сфероидальные приложения

    Хотя сфероидам не хватает инженерной сложности органоидов, их трехмерная структура делает их намного лучше обычных 2D-моделей клеточных культур, особенно для скрининга лекарств.Интересно, что сфероиды были первоначально разработаны в 1970-х годах для изучения воздействия лучевой терапии на опухоли человека — пророческий намек на их нынешнее использование.

    Сфероиды, полученные из опухоли, воспроизводят как специфические типы опухолевых клеток со всеми их аномалиями, так и физико-механическую среду, которая делает опухоли настолько сложными для лечения — фактор, который полностью отсутствует при анализе раковых клеток, помещенных в 2D. Примечательно, что сфероиды позволяют напрямую изучать микросреду опухоли, которая является основным фактором, влияющим на реакцию рака на медикаментозное лечение.

    Ученые использовали опухолевые сфероиды для изучения цитотоксических эффектов Т-клеток химерного рецептора антигена (CAR), таких как анализ цитотоксичности KILR ® , разработанный DiscoverX. Когда CAR-Т-клетки выращивают в опухолевых сфероидах, трансдуцированных KILR, ученые имеют возможность формировать, культивировать и анализировать в одном и том же сфероидном микропланшете. Эта тема высокопроизводительных 3D-анализов, в которых можно получить несколько результатов, повторяется снова и снова в любом обсуждении 3D-культуры клеток.

    Применение органоидов

    Как уже упоминалось, органоиды более точно представляют окружающую среду in vivo, чем сфероиды, но производство органоидов требует более сложного процесса, и поддерживать их также труднее.Академические группы используют органоиды в изучении фундаментальной биологии, развития органов и морфогенеза тканей. Далее по кривой применения органоиды служат моделями заболеваний, что позволяет проводить прямые сравнения между здоровыми и больными тканями. Органоиды предоставляют платформу для оценки в одном эксперименте различий между различными клетками в ответах на токсины, лекарства или стрессы окружающей среды. В далеком будущем можно было бы представить органоиды или ткани аналогичной конфигурации, сконструированные in vitro, в качестве замены поврежденных почек или печени.

    Методология органоидов в ее нынешнем виде была бы невозможна без новаторской работы Ханса Клеверса, доктора медицины, доктора философии, профессора молекулярной генетики, Университетского медицинского центра Утрехта и Утрехтского университета. В 2009 году он описал методы выращивания и увеличения эпителиальных органоидов, полученных из взрослых стволовых клеток человека. Под руководством Клеверса голландская компания Hubrecht Organoid Technology произвела и проверила модели органоидов для рака толстой кишки, груди, легких, печени, яичников, мочевого пузыря и поджелудочной железы, а также для других заболеваний.Открытие Клевера позволило расширить органоиды, полученные из взрослых стволовых клеток, в генетически стабильной форме. Что наиболее важно, это позволило органоидам неограниченно увеличиваться в размерах, подобно опухолевым клеткам, но без генетических аномалий, присущих раковым клеткам, и, фактически, без необходимости какой-либо генетической модификации.

    Заключение

    2D клеточных культур не хватает структуры, функции, размерности, клеточного разнообразия и межклеточных взаимодействий, которые делают живую ткань уникальной, особенно для изучения биологии более высокого порядка.

    Много было написано о неудачах при разработке лекарств, их причинах и тяжелом финансовом ущербе, который они накладывают на фармацевтические компании. Значительное количество этих неудач может быть связано с доклиническими стратегиями, основанными на двухмерных анализах клеточных культур, которые, в конце концов, должны предсказывать безопасность и эффективность у людей, а не в чашках Петри. Кроме того, эксперты признают ограничения 2D-культуры клеток как фактор, способствующий этим неудачам. 3

    3D-культур требует значительно больше внимания и ресурсов для получения правильных результатов, в отличие от простого 2D-посева клеток.Использование сфероидов или органоидов в программе скрининга лекарств также требует нового взгляда на клеточные анализы. В обмен на эти усилия, 3D-культуры клеток предоставляют возможность для анализов in vitro, которые могут лучше имитировать то, что происходит in vivo.

    Скачать инфографику или запросить плакат

    Элизабет Абрахам, доктор философии, старший менеджер по продукции в Corning Incorporated, Хилари Шерман — старший научный сотрудник по прикладным программам, а Одри Бержерон — второй специалист по прикладным программам в Corning Life Sciences.

    Ссылки
    1. Слейтер К., Флаэрти П. Все, что вы когда-либо хотели спросить о Corning® Matrigel® Matrix. Блюдо для клеточных культур. Опубликовано 2 октября 2017 г. Проверено 29 сентября 2020 г.
    2. Ло Й.Х., Карлссон К., Куо С.Дж. Применение органоидов в биологии рака и точной медицине. Природа Рак 2020; 1: 761–773.
    3. ДеПальма, А. ИНФОРМАЦИЯ о трехмерной культуре клеток и органах на чипах. Заведующий лабораторией. V2BAGpEwhhH. Опубликовано 6 апреля 2016 г.По состоянию на 29 сентября 2020 г.

    органоидов: что это такое и как они помогают регенеративной медицине?

    Хотя в настоящее время существуют органоиды, которые напоминают более десятка различных органов тела, следует помнить, что способность создавать органоиды все еще относительно нова. Исследователи все еще разрабатывают методы создания органоидов для множества других тканей и органов. На это потребуется время. Наряду с разнообразием органоидов ученые постоянно пытаются сделать все органоиды более репрезентативными для того, как выглядит настоящая ткань органа.Чем точнее органоиды представляют ткани реальных органов, тем точнее становятся данные исследователей.

    В настоящее время выращенные в лаборатории ткани и органы для медицинской трансплантации — это научная фантастика. Однако органоиды считаются первым шагом в этом направлении. Если выращенные в лаборатории ткани будут использоваться в медицине, необходимо доказать, что они точно соответствуют (или, еще лучше, точно соответствуют) реальным органам. Ученые отмечают, что одним из основных преимуществ выращенной в лаборатории ткани является то, что генетические инструменты могут использоваться для изменения клеток и удаления генетических мутаций, которые в первую очередь вызвали болезнь пациента.Очевидно, что есть этические проблемы с изменением генетического кода, но это может предоставить людям долгосрочные медицинские решения. В настоящее время исследователи изучают безопасность и надежность трансплантации тканей, вырабатываемых органоидами, животным. Вероятно, пройдут годы, прежде чем этот подход будет применен на людях, и пройдет еще много-много лет, прежде чем целые полностью функциональные органы смогут быть выращены для трансплантации.

    Исследования рака — еще одна область, в которой используются органоиды.У многих видов рака есть клетки, которые действуют как стволовые клетки, и исследователи используют эти клетки для выращивания раковых органоидов. Исследователи используют клетки различных больных раком для выращивания органоидов, которые вызывают в лаборатории опухоли, такие как рак простаты. Возможность выращивать мини-опухоли, моделирующие различные виды рака, позволяет исследователям детально изучать рост опухоли. Исследователи надеются узнать о генах, белках и сигнальных путях, которые используют раковые клетки, и найти новый способ остановить рост или метастазирование рака (распространение по всему телу).При несколько ином подходе исследователи также изучают, какие генные мутации вызывают опухоли у здоровых органоидов. Этот другой подход также очень полезен для определения того, какие гены и сигнальные пути важны для роста рака. Он также может подсказать, какие гены важны для защиты органов от рака, а какие могут давать сбой у онкологических больных.

    Последняя область, в которой исследователи используют органоиды, — это ускорение исследований в целом. Большинство органоидов имеют небольшие размеры, что позволяет исследователям легко выращивать многие из них за раз.Сочетание этого преимущества с современными технологиями высокопроизводительного скрининга позволяет исследователям одновременно тестировать и сравнивать сотни образцов. Поскольку органоиды могут моделировать здоровые и больные органы, а также рак, эти высокопроизводительные исследования могут стать для исследователей очень мощным инструментом для быстрого тестирования новых лекарств, медицинских методов лечения и многого другого.

    Вероятно, существует множество других способов воздействия органоидов на исследования и медицину, некоторые из которых еще предстоит открыть.

    Электронный курс по изучению раковых сфероидов и органоидов | Thermo Fisher Scientific

    Режимы визуализации

    Это вторая серия из двух частей, описывающих различные методы визуализации.

    По завершении этого модуля вы сможете:
    • Описывать основные принципы процесса флуоресценции и объяснять, как и почему разные флуорофоры могут использоваться одновременно для различения признаков в одном образце
    • Обсудить типы флуоресцентных репортеров ( флуоресцентные красители и конъюгаты, IF на основе антител, белки) и их пригодность для изучения различных биологических вопросов (рост, внутриклеточные процессы)
    • Различают различные типы оптического освещения 3D-объектов и называют ключевые особенности методов 3D-визуализации
    • Объясняют причины возникновения фототоксичность и перечислить видимые и малозаметные проявления в живых клетках
    • Обсудить подходы к минимизации фототоксичности во время визуализации в реальном времени и их обоснование
    • Объяснить принципы высококонцентрированного скрининга и его компоненты
    • Описать пример мультиплексного анализа для информирования об активности лекарственного средства в 3D-культуры рака

    ГКА Эксперименты состоят из четырех основных этапов: разработка анализа, получение изображения, анализ изображения и анализ данных.

    Во время разработки анализа конфигурация многопараметрического анализа, включая клеточную мишень, характеристики репортера, включая эмиссию флуорофора и способ действия, а также измеряемый результат анализа, должна быть определена и подтверждена путем тестирования каждого анализа традиционными методами.

    HCA полагается на набор интегрированных инструментов. К ним относятся наборы реагентов и протоколы, оптимизированные для проведения анализов с высоким содержанием клеток. Системы автоматизированной визуализации могут быть адаптированы для анализа живых клеток и кинетических анализов, для анализов с фиксированной конечной точкой и включать алгоритмы сбора данных.Алгоритмы автоматического анализа изображений предназначены для обработки и анализа изображений с целью извлечения количественной информации. Хранение данных и управление ими должны обеспечивать быстрый поиск данных и измерений. HCA требуются программные инструменты для визуализации и анализа данных изображений. Их можно поместить в контекст опубликованных данных с помощью инструментов биоинформатики.

    Картирование структуры и биологических функций мезенхимальных тел с помощью микрофлюидики

    ВВЕДЕНИЕ

    В последние годы органоиды стали мощным инструментом для фундаментальных исследований, скрининга лекарств и тканевой инженерии.Органоиды, образованные in vitro, демонстрируют многие особенности структурной организации и функциональные признаки анатомических структур взрослых или эмбрионов ( 1 ). Кроме того, образование органоидов устраняет необходимость проведения исследований на животных и обеспечивает привлекательную платформу для надежных количественных исследований механизмов, регулирующих гомеостаз органов и восстановление тканей in vivo ( 1 ). Формирование органоидов обычно начинается с популяций стволовых клеток. Поэтому ожидается, что они будут гетерогенными, потому что плюрипотентные стволовые клетки [индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (pscs) или эмбриональные стволовые клетки], как было показано, динамически и стохастически колеблются от основного состояния к дифференцированному ( 2 ).Сообщается, что кишечные стволовые клетки LGR5 + содержат несколько отдельных популяций ( 3 ). Таким образом, формирование органоидов включает в себя врожденную способность этих гетерогенных популяций самосортироваться и формировать самопрофилированную структуру, чтобы сформировать организованную трехмерную (3D) архитектуру ( 4 ). Однако правила, лежащие в основе образования органоидов, а также вклад внутренней гетерогенности популяции в самосборку органоидов остаются плохо изученными ( 5 ).Следовательно, существует потребность в новых количественных подходах на уровне отдельных клеток, чтобы надежно понять механизмы пространственного формирования паттерна ткани в трехмерных органоидах, для которых хорошо подходят микрофлюидные методы и методы количественного анализа изображений. В этой работе мы используем мезенхимальные предшественники, альтернативно названные мезенхимальные стромальные клетки (МСК), которые составляют самообновляющуюся популяцию со способностью дифференцироваться в адипоциты, хондроциты и остеобласты ( 5 ). Хотя человеческие МСК (HMSC) экспрессируют высокие уровни маркеров недифференцировки (например,g., CD105, CD44, CD73), они составляют гетерогенную популяцию клеток, которые демонстрируют значительные различия в своих биофизических свойствах и эпигенетическом статусе, а также базовом уровне экспрессии генов, связанных с дифференцировкой, иммунорегуляцией и ангиогенезом ( 6 , 7 ). Тем не менее, их агрегация приводит к формированию высокосвязных трехмерных сферических структур [которые мы обозначаем в дальнейшем как мезенхимальные тела (МБ)] с улучшенной биологической активностью по сравнению с двумерными культурами ( 8 ).Однако мало что известно о том, как HMSC самоорганизуются и регулирует ли внутренняя гетерогенность популяции образование MB и функции отдельных клеток в 3D. Самоагрегирование HMSC в MB может повторять ранние стадии мезенхимальной конденсации и способствует секреция паракринных молекул, участвующих в процессе окостенения ( 9 ). Во время мезенхимальной конденсации in vivo мезенхимные предшественники самоагрегируются и образуют плотные межклеточные контакты, которые приводят к инициации костного органогенеза через эндохондральную (что требует хондрогенного промежуточного соединения) и внутримембранозное (прямая остеогенная дифференцировка) оссификация ( 10 ).Кроме того, образование этих 3D-МБ in vivo связано с секрецией важных паракринных молекул, таких как простагландин E2 (PGE2) и фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), которые участвуют в рекрутировании эндогенных остеобластов, остеокластов и кровеносных сосудов. , приводящее к инициации / восстановлению гомеостаза кости ( 11 , 12 ). В этих двух процессах окостенения индукция генов-мишеней ядерного фактора κB (NF-κB), таких как циклооксигеназа-2 (COX-2), и их последующих продуктов (например,g., PGE2 и VEGF) играет критическую роль в качестве онтогенетических регуляторов окостенения и заживления костей ( 13 ). Однако, хотя мезенхимальная конденсация имеет решающее значение для органогенеза кости, все еще существует ограниченное понимание того, как пространственная организация клеток в 3D MB регулирует эндокринные функции отдельных клеток ( 14 ).

    В настоящей работе мы исследуем влияние фенотипической гетерогенности в популяции стволовых клеток на механизмы самосборки и формирования функционального паттерна внутри 3D органоидов с использованием HMSCs в качестве модели гетерогенной популяции клеток-предшественников.Это выполняется с использованием новой микрофлюидной платформы для формирования мензенхимальных тел с высокой плотностью в сочетании с анализом отдельных клеток путем количественного анализа изображений. Наше исследование показывает, что популяция клеток-предшественников самоорганизуется в иерархическом порядке развития. Мы также обнаружили, что структурная организация в мензенхимальных телах связана с функциональным формированием паттерна в 3D посредством модуляции активности регуляторной молекулярной передачи сигналов в локальном масштабе. Это исследование демонстрирует взаимодействие между размером клеток и статусом дифференцировки, которое опосредует пространственную перестройку клеток в 3D, что приводит к региональной активации уникальных биологических функций при формировании агрегатов.

    ОБСУЖДЕНИЕ

    Понимание механизмов формирования и пространственного формирования тканевого паттерна внутри органоидов требует характеристики на уровне одной клетки в 3D. В этом исследовании мы использовали новую микрофлюидную и эпифлуоресцентную технологию визуализации для получения точного количественного картирования структуры, положения и связи с отдельными клеточными функциями внутри МБ. Анализ изображений предоставил количественные данные, которые были разрешены в масштабе отдельных ячеек, давая измерения на 700 000 ячеек in situ в пределах более 10 000 МБ.

    Хотя микрожидкостная технология, разработанная здесь, очень эффективна для формирования МБ с контролируемым размером с высокой плотностью, этот метод имеет некоторые ограничения. Главный из них, культивирование в каплях нанолитрового размера может привести к лишению клеток питательных веществ и накоплению побочных продуктов в статических условиях культивирования. Это ограничивает продолжительность культивирования до нескольких дней, в зависимости от типа клеток и размера капель. Чтобы преодолеть это ограничение, можно непрерывно перфузировать чип свежей культуральной средой после выполнения масляно-водного фазового обмена, как мы продемонстрировали ранее ( 16 ).В качестве альтернативы также возможно поддерживать клетки в жидких каплях (без использования гидрогеля), пополняя культуральную среду путем слияния дополнительных капель в более позднее время. Однако эта операция требует новой конструкции якорей и дополнительных микрофлюидных ступеней ( 21 ).

    Второй серьезный недостаток метода связан с большим расстоянием между МБ и объективом микроскопа, что требует использования объективов с очень большим рабочим расстоянием. Это усугубляет сложность применения различных конфокальных методов, ограничивая интенсивность флуоресценции изображений, что, в свою очередь, снижает производительность, когда требуются наборы трехмерных изображений.Хотя мы показали выше, что широкопольная визуализация может использоваться для получения пространственных отображений сфероидной структуры и функций клеток, истинные измерения отдельных клеток должны будут преодолеть ограничения на визуализацию в будущем.

    Сегментация Вороного использовалась для разделения клеток на концентрические слои, начиная с края МБ и заканчивая клетками в центральной области ( 22 ), что позволило нам измерить вариации структурной организации и содержания белка. выражения на послойной основе в трехмерных культурах.Было обнаружено, что МБ организуются в центральную область недифференцированных клеток, окруженную оболочкой коммитированных клеток. Эта иерархическая организация является результатом пространственной сегрегации изначально гетерогенной популяции, как это обычно бывает в популяциях плюрипотентных и соматических стволовых клеток ( 2 , 3 , 33 ). Процесс агрегации HMSCs, полученных в течение нескольких часов, проходит через разные стадии (рис. 6G): первые шаги агрегации MB опосредуются взаимодействиями N-кадгерина.Параллельно активируется передача сигналов NF-κB, способствуя выживанию клеток, предотвращая аноикис суспендированных клеток ( 34 , 35 ). На более поздних стадиях образование полимеризованного F-актина и, в меньшей степени, стрессовых волокон опосредует уплотнение МБ, в основном на краю МБ, где клеточная фиксация помогает стабилизации слипчивых соединений. Образование адгезивных соединений способствует сцеплению трехмерной структуры, вероятно, за счет повышенной доступности α- и β-катенинов в клетках CD146 dim / RUNX-2 + ( 36 , 37 , 38 ), которые рекрутируются в CCC-комплексы адгезивных соединений, чтобы способствовать стабильному связыванию F-актина с N-кадгерином ( 39 ), которые становятся более нерастворимыми для Тритона X-100, чем неограниченные N-кадгерины.Функциональный фенотип, который коррелирует с этой иерархической сегрегацией, представляет собой повышение эндокринной активности клеток, расположенных на границах МБ. Экспрессия СОХ-2 повышена во внешних слоях МБ, которые также содержат больше функциональных адгезивных соединений, а также устойчивую активность NF-κB в этой области. Промотор COX-2 содержит цис-действующие элементы RUNX-2 и NF-κB ( 40 ). Хотя RUNX-2 необходим для экспрессии СОХ-2 в мезенхимальных клетках, его уровень экспрессии не регулирует уровни СОХ-2 ( 40 ).Повышенная экспрессия ЦОГ-2, в свою очередь, является следствием разукрупненной формы F-актина (то есть более расслабленной формы актина по сравнению с плотными стресс-волокнами, наблюдаемыми в 2D) вблизи края МБ, которая была сообщалось о поддержании активности NF-κB ( 41 ) и подавлении репрессоров транскрипции COX-2 ( 42 ). Следовательно, NF-κB обладает высокой активностью во внешних слоях МБ, где он локально способствует экспрессии ЦОГ-2. Эти результаты показывают, что формат 3D-культуры может дать некоторое понимание для понимания поведения мезенхимальных клеток in vivo, потому что мы обнаружили что экспрессия ключевых регуляторных молекул костей пространственно регулируется как функция структурной организации МБ.Полученная здесь трехмерная структура напоминает некоторые из условий, обнаруженных на начальных этапах внутримембранного окостенения, которое происходит после мезенхимальной конденсации (т.е. в МБ не было обнаружено хондрогенного промежуточного продукта). В развивающемся своде черепа наиболее недифференцированные мезенхимные клетки (например, клетки Sca-1 + / RUNX-2 ) расположены во внутришовной мезенхиме, которая окружена остеогенным фронтом, содержащим больше коммитированных клеток (например, Sca -1 / RUNX-2 + ячеек) ( 43 , 44 ).Точно так же мы наблюдали, что недифференцированные HMSC (т.е. CD146 , яркие / RUNX-2 HMSC) были окружены остеогенно коммитированными клетками (т.е. CD146 dim / RUNX-2 + HMSC), которые также коэкспрессировали pro -остеогенные молекулы, а именно ЦОГ-2 и его нижележащие мишени, PGE2 и VEGF. Хотя связь между ЦОГ-2 и ПГЕ2 хорошо установлена, существуют также доказательства того, что ЦОГ-2 может индуцировать продукцию VEGF в различных типах клеток, например, в клетках рака толстой кишки ( 45 ), клетках рака простаты ( 46 ). ), саркома ( 47 ), раковые клетки поджелудочной железы ( 48 ), клетки Мюллера сетчатки ( 49 ), фибробласты желудка ( 50 ), фибробласты кожи или легких ( 51 ).В этих случаях считается, что механизм продукции VEGF посредством индукции ЦОГ-2 связан с ПГЕ-2 либо аутокринным / паракринным образом ( 52 ), либо внутрикринным образом ( 53 ). пространственная организация, связанная с уровнем дифференцировки и размером клеток, была документально подтверждена в растущих эмбриоидах и органоидах, при этом более коммитированные клетки располагаются во внешних слоях ( 54 , 55 , 56 ). Наши результаты показывают, что подобная иерархическая структура может быть также получена путем агрегации смешанной популяции взрослых предков.Это говорит о том, что сортировка клеток, основанная на размере и приверженности, играет доминирующую роль в организации агрегатов стволовых клеток. Этот управляемый данными подход комбинирования высокопроизводительной трехмерной культуры и многомасштабной цитометрии ( 16 ) на сложных биологических моделях может быть применен в дальнейшем для лучшего понимания равновесий, которые определяют структуру и функцию клеток в многоклеточных сфероидах опухоли. эмбриоидные тела или органоиды.

    МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

    Культура MSC, полученная из UC человека

    HMSC, полученные из желе Уортона UC (HMSC) [Американская коллекция типовых культур (ATCC) PCS-500-010, LGC, Molsheim, France] были получены при пассаже 2.В этом исследовании использовались четыре различных партии HMSC (номера партий 60971574, 63739206, 63516504 и 63739206). Хотя партии не были выбраны априори, мы обнаружили согласованные результаты для распределения COX-2 и CD146 в МБ. HMSC из разных партий были сертифицированы как положительные по CD29, CD44, CD73, CD90, CD105 и CD166 (более 98% населения положительны по этим маркерам) и как отрицательные по CD14, CD31, CD34 и CD45 (менее 0,6%). % населения положительны на эти маркеры) и дифференцироваться на адипоциты, хондроциты и остеоциты (ATCC, сертификаты анализа).HMSC поддерживали в колбах T175 см, 2, (Corning, Франция) и культивировали в стандартном инкубаторе CO 2 (Binder, Tuttlingen, Германия). Культуральная среда состояла из α-модифицированной среды Игла (α-MEM) (Gibco, Life Technologies, Saint Aubin, Франция) с добавлением 10% (об. / Об.) Фетальной телячьей сыворотки (FBS) (Gibco) и 1% (об. / v) пеницилин-стрептомицин (Gibco). Клетки высевали при 5 × 10 3 клеток / см 2 , субкультивировали каждую неделю, и среду обновляли каждые 2 дня.HMSC на пассаже 2 сначала размножали до пассажа 4 [примерно для пяти-шести удвоений популяции (PD)], затем криоконсервировали в 90% (об. / Об.) FBS / 10% (об. / Об.) Диметилсульфоксиде (ДМСО) и хранили. в баллоне с жидким азотом. Эксперименты проводились с HMSC на пассажах с 4 по 11 (примерно от 24 до 35 PD после пассажа 2).

    Окрашивание поверхностных маркеров, анализ и сортировка с помощью проточной цитометрии

    HMSC собирали путем соскабливания или трипсинизации из колб T175 см 2 . Затем клетки инкубировали в буфере для окрашивания [2% FBS в фосфатно-солевом буфере (PBS)], окрашивали мышиным антителом против CD146 человека — Alexa Fluor 647 (клон P1-h22, BD Biosciences), мышиным антителом против человеческого фактора. CD31-Alexa Fluor 488 (BD Biosciences, Сан-Хосе, Калифорния), мышиное антитело против человеческого CD105-Alexa Fluor 647 (BD Biosciences, Сан-Хосе, Калифорния), мышиное антитело против человеческого CD90-флуоресцеинизотиоцианата (FITC) и мышиный анти-человеческий CD73 – аллофикоцианин (APC) (Miltenyi Biotec, Германия), CD14-APC (Miltenyi Biotec), CD34-FITC (BioLegend) и HLA-DR – APC (BD Biosciences).

    Процентное содержание CD73-, CD90-, CD105-, CD146-, CD31-, CD34- и HLA-DR-положительных клеток анализировали с помощью FACS LSRFortessa (BD Biosciences, Сан-Хосе, Калифорния) или ImageStream (Amnis ) проточный цитометр. Чтобы подтвердить специфичность окрашивания антител, распределение флуоресцентно меченых клеток сравнивали с клетками, окрашенными изотипическими контролями: мышиный иммуноглобулин G1 (IgG1), k-PE-Cy5 (клон MOPC-21, BD Biosciences) и мышиный IgG2a K контроль изотипа FITC (BD Biosciences, Сан-Хосе, Калифорния).Альтернативно, HMSC были отсортированы на основе их уровня экспрессии CD146 или их размера [прямое рассеяние (FSC) и боковое рассеяние (SSC)] с использованием FACSAria III (BD Biosciences, Сан-Хосе, Калифорния).

    Адипогенная, остеогенная и хондрогенная дифференцировка.

    Для индукции адипогенной дифференцировки UC-HMSC засевали с концентрацией 1 × 10 4 клеток / см 2 в культуральной среде. На следующий день культуральную среду заменили на среду StemPro Adipogenesis Differentiation (Life Technologies) с добавлением 10 мкМ розиглитазона (Sigma-Aldrich) в течение 2 недель.Для визуализации дифференцированных адипоцитов клетки окрашивали Oil Red O (Sigma-Aldrich). В качестве контроля UC-HMSC поддерживали в культуральной среде в течение 2 недель и окрашивали Oil Red O, как указано выше.

    Для индукции остеогенной дифференцировки UC-HMSC засевали в культуральной среде с концентрацией 5 × 10 3 клеток / см 2 . На следующий день культуральную среду заменили на среду StemPro Osteogenesis Differentiation (Life Technologies) с добавлением 2-нм костного морфогенетического белка 2 (BMP-2) (Sigma-Aldrich) в течение 2 недель.Для визуализации дифференцированных остеобластов клетки окрашивали ализарином Red S (Sigma-Aldrich). В качестве контроля UC-HMSC поддерживали в культуральной среде в течение 2 недель и окрашивали ализарином Red S, как указано выше.

    Для индукции хондрогенной дифференцировки UC-HMSC засевали с концентрацией 1 × 10 6 клеток / мл в коническую пробирку на 15 мл для стимулирования культивирования микромассы. Среда представляла собой среду для хондрогенной дифференцировки StemPro (Life Technologies). После 3 недель культивирования гранулы фиксировали и делали криосрезы, а затем окрашивали на Alcian Blue 8GX (Sigma-Aldrich).В качестве контроля UC-HMSC поддерживали в 2D с использованием культуральной среды в течение 3 недель и окрашивали альциановым синим, как указано выше.

    Цветные изображения были получены с помощью бинокля (SMZ18, Nikon), оснащенного камерой (D7500, Nikon).

    Microfabrication

    Стандартная мягкая литография сухой пленки использовалась для изготовления устройства фокусировки потока (верхняя часть чипа), в то время как был разработан специальный метод изготовления якорей (нижняя часть чипа). Для первой части до пяти слоев фоторезиста сухой пленки, состоящего из 50 мкм Eternal Laminar E8020, 33 мкм Eternal Laminar E8013 (Eternal Materials, Тайвань) и 15 мкм негатива Alpho NIT215 (Nichigo-Morton, Япония). пленки были последовательно ламинированы с использованием офисного ламинатора (PEAK pro PS320) при температуре 100 ° C до достижения желаемой высоты канала, 135, 150, 165 или 200 мкм.Затем пленка фоторезиста подвергалась воздействию ультрафиолета (Lightningcure, Хамамацу, Япония) через фотошаблон соединения, каналов и границ культуральной камеры. Мастики были выявлены после промывки в 1% -ном (мас. / Мас.) Растворе K 2 CO 3 (Sigma-Aldrich). Для изготовления анкера формы были спроектированы с помощью программного обеспечения RhinoCAM (MecSoft Corporation, LA) и изготовлены путем микроплавления латунной пластины (CNCMini-Mill / GX, Minitech Machinery, Norcross). Топография форм и шаблонов была измерена с помощью оптического профилометра (Veeco Wyco NT1100, Veeco, Мангейм, Германия).

    Для изготовления верхней части чипа, поли (диметилсилоксан) [PDMS; SYLGARD 184, Dow Corning, соотношение отвердителя и сыпучего материала 1:10 (мас. / Мас.)] Заливали мастером и отверждали в течение 2 часов при 70 ° C. Для изготовления нижней части чипа формы для анкеров были покрыты PDMS. Затем предметное стекло было погружено в неотвержденный PDMS над анкерами. Затем форму нагревали на горячей плите при 180 ° C в течение 15 минут. После плазменной обработки верхняя и нижняя части чипа были запечатаны (Harrick, Ithaca).Чипы трижды заполняли модификатором поверхности Novec ™ (3M, Париж, Франция), фторполимерным покрывающим агентом, в течение 30 мин при 110 ° C на горячей плите.

    Образование МБ на чипе

    HMSC собирали с помощью TrypLE при 60-70% конфлюэнтности, и раствор, содержащий 6 × 10 5 клеток в 70 мкл среды, смешивали с 30 мкл 3% (мас. v) жидкий легкоплавкий раствор агарозы (т.е. хранящийся при 37 ° C) (Sigma-Aldrich, Saint Quentin Fallavier, Франция), разведенный в культуральной среде, содержащей гентамицин (50 мкг / мл; Sigma-Aldrich) (1: 3, v. / v), что приводит к получению 100-мкл раствора 6 × 10 6 клеток / мл в 0.9% (мас. / Об.) Агарозы.

    HMSC и агарозу загружали в стеклянный шприц на 100 мкл (SGE, Analytical Science, Франция), а масло Fluorinert FC-40 (3M, Париж, Франция), содержащее 1% (мас. / Мас.) ПАВ ПЭГ-ди-Krytox ( RAN Biotechnologies, Beverly, USA) загружали в стеклянные шприцы объемом 1 и 2,5 мл (SGE, Analytical Science). Капли агарозы клеточной жидкости образовывались в FC-40, содержащем PEG-di-Krytox, на стыке фокусировки потока, путем регулирования скорости потока с помощью шприцевых насосов (neMESYS Low-Pressure Syringe Pump, Cetoni GmbH, Korbussen, Germany). (таблица S1).После полной загрузки чипы погружали в PBS, и клеткам давали возможность осесть и организовать в течение ночи в инкубаторе CO 2 в виде МБ. Затем агарозу превращали в гель при 4 ° C в течение 30 минут, после чего PEG-ди-Krytox тщательно промывали промыванием чистого FC-40 в камере для культивирования. После промывки вводили среду для культивирования клеток для замены FC-40. Все значения расхода указаны в таблице S1. Дальнейшие операции были разрешены путем гелеобразования агарозы в каплях, так что полученные шарики удерживались в ловушках механически, а не за счет капиллярных сил (рис.2G). Этот этап позволил заменить масло, окружающее капли, на водный раствор, например, чтобы принести свежую среду для длительного культивирования, химические стимулы или различные растворы, необходимые для окрашивания клеток.

    Живой анализ образования МБ

    Для визуализации образования МБ в реальном времени чипы погружали в PBS, а затем инкубировали в течение 24 часов в микроскопе-инкубаторе, оборудованном контроллерами температуры, CO 2 и гигрометрии (Okolab, Поццуоли, Италия).Клетки снимали каждые 20 мин.

    Иммуноцитохимия

    2D-культуры или МБ промывали в PBS и инкубировали с 5 мкМ субстратом каспазы-3 NucView 488 (Interchim, Montluçon, Франция), разведенным в PBS. После промывания PBS HMSC фиксировали 4% (мас. / Об.) PFA (Alpha Aesar, Heysham, UK) в течение 30 мин и повышали проницаемость с помощью 0,2-0,5% (об. / Об.) Triton X-100 (Sigma-Aldrich). на 5 мин. Образцы блокировали 5% (об. / Об.) FBS в PBS в течение 30 мин и инкубировали с кроличьими поликлональными первичными антителами против COX-2 (ab15191, Abcam, Кембридж, Великобритания), разведенными 1: 100 в 1% (об. / v) FBS в течение 4 часов.После промывки PBS образцы инкубировали с конъюгированными с Alexa Fluor 594 козьими поликлональными вторичными антителами против кроличьего IgG (A-11012, Life Technologies, Saint Aubin, Франция), разведенными 1: 100 в 1% (об. / Об.) FBS на 90 мин. Наконец, клетки подвергали контрастному окрашиванию 0,2 мкМ DAPI в течение 5 мин (Sigma-Aldrich), а затем промывали PBS.

    Тот же протокол использовали для окрашивания клеток, экспрессирующих VEGF-A, с использованием кроличьего моноклонального антитела против VEGF-A человека (ab52917, Abcam, Кембридж, Великобритания), которое было выявлено с использованием того же вторичного антитела, что и выше.RUNX-2-положительные клетки окрашивали аналогичным образом с использованием мышиных моноклональных антител против RUNX-2 человека (ab76956, Abcam, Кембридж, Великобритания), которые выявляли с использованием вторичных антител козы против IgG2a мыши Alexa Fluor 488 (A-21131, Life Technologies, Saint Aubin, France), оба разбавленные 1: 100 в 1% (об. / Об.) FBS.

    Обнаружение гипоксии внутри МБ

    Для измерения потенциальной индукции гипоксии внутри ядра МБ клетки окрашивали реагентом Image-iT Red Hypoxia Reagent (Invitrogen) в течение 3 часов, а затем отображали с помощью флуоресцентного микроскопа.В качестве положительного контроля чипы, содержащие МБ, погружали в PBS, инкубировали в течение ночи в инкубаторе, установленном на 37 ° C и 3% O 2 /5% CO 2 , и, наконец, получали изображения, как указано выше.

    Ингибирование молекулярных путей, регулирующих свойства HMSC в MB

    Для исследования вклада передачи сигналов, связанных с продукцией противовоспалительных молекул (COX-2 и NF-κB) или молекулярными путями, регулируемыми структурной организацией клетки (Notch, ROCK, и F-актин), в культуральную среду добавляли несколько небольших молекул, индуцирующих их ингибирование (таблица S1).Для всех условий конечная концентрация ДМСО была ниже 0,1% (об. / Об.) В культуральной среде.

    Анализ жизнеспособности

    Жизнеспособность клеток оценивали с использованием набора для окрашивания LIVE / DEAD (Molecular Probes, Life Technologies). МБ инкубировали в течение 30 мин в PBS, содержащем 1 мкМ кальцеина AM и 2 мкМ гомодимера этидия-1, промывая 100 мкл раствора. Затем образцы промывали PBS и отображали под моторизованным флуоресцентным микроскопом (Nikon, Франция).

    Иммуноокрашивание N-кадгерина

    Для обнаружения функциональных форм N-кадгеринов (т.е.(например, N-кадгерины, тесно связанные с актиновой сетью, которые нерастворимы в PFA), MB фиксировали 4% (мас. / об.) PFA (Alpha Aesar, Heysham, UK) в течение 30 мин и проницаемостью от 0,2 до 0,5% (об. / Об.) Triton X-100 (Sigma-Aldrich) в течение 5 мин. В качестве альтернативы агрегаты инкубировали в течение 5 минут со 100% холодным метанолом, а затем в течение 1 минуты с холодным ацетоном для обнаружения общего количества N-кадгеринов (т.е. растворимых в PFA и нерастворимых в PFA форм).

    Затем образцы блокировали 5% (об. / Об.) FBS в PBS в течение 30 минут и инкубировали с кроличьими поликлональными первичными антителами против N-кадгерина (ab18203, Abcam, Кембридж, Великобритания), разведенными в соотношении 1: 100 в 1% (об. / Об.) FBS в течение 4 часов.После промывки PBS образцы инкубировали с конъюгированными с Alexa Fluor 594 козьими поликлональными вторичными антителами против кроличьего IgG (A-11012, Life Technologies, Saint Aubin, Франция), разведенными 1: 100 в 1% (об. / Об.) FBS на 90 мин. Наконец, клетки подвергали контрастному окрашиванию 0,2 мкМ DAPI в течение 5 мин (Sigma-Aldrich), а затем промывали PBS.

    Окрашивание F-актина

    Для количественной оценки полимеризованной формы актина (F-актина) МБ сначала фиксировали 4% (мас. / Об.) PFA (Alpha Aesar, Heysham, UK) в течение 30 мин и проницаемость 0.От 2 до 0,5% (об. / Об.) Triton X-100 (Sigma-Aldrich) в течение 5 мин. Затем образцы блокировали 5% (об. / Об.) Раствором FBS и инкубировали в течение 90 мин в 1: 100 фаллоидин – Alexa Fluor 594 (Life Technologies), разведенном в 1% (об. / Об.) Растворе FBS. Затем клетки контрастно окрашивали 0,2 мкМ DAPI в течение 5 мин (Sigma-Aldrich), а затем промывали PBS.

    Проверка паттернов флуоресцентных сигналов

    Чтобы гарантировать специфичность антитела к ЦОГ-2 и N-кадгерину, контрольные UC-HMSC были проницаемы, фиксированы и инкубированы только с вторичным антителом (Alexa Fluor 594 — конъюгированный козьи поликлональные антитела против кроличьего IgG), как указано выше.Отсутствие сигнала флуоресценции указывает на специфическое окрашивание внутриклеточного ЦОГ-2 и N-кадгерина.

    Затем, чтобы подтвердить, что распределение интенсивности флуоресценции не связано с каким-либо ограничением диффузии антител, МБ фиксировали и повышали проницаемость, как указано выше. Для этого анализа МБ не подвергали воздействию какого-либо блокирующего буфера. Клетки инкубировали в течение 90 мин с конъюгированными с Alexa Fluor 594 вторичными козьими поликлональными антителами против кроличьего IgG (A-11012, Life Technologies, Saint Aubin, Франция), разведенными 1: 100 в 1% (об. / Об.) FBS.Затем клетки контрастировали с DAPI, как указано выше. Наконец, МБ были собраны с чипа, нанесены на предметное стекло и отображены.

    Для анализа экспрессии СОХ-2 с помощью проточной цитометрии все МБ были извлечены с чипа. Затем МБ трипсинизировали и растирали с получением суспензии отдельных клеток. UC-HMSC окрашивали на COX-2, как указано выше. Процент COX-2-положительных клеток определяли количественно на 5 × 10 3 диссоциированных UC-HMSC с использованием проточного цитометра Guava easyCyte (Merck Millipore, Guyancourt, Франция).Результаты сравнивали с распределением интенсивности флуоресценции, полученным при анализе изображений.

    Очистка МБ, полученных из HMSC

    Чтобы исследовать влияние непрозрачности МБ в сигналах флуоресценции ЦОГ-2 и N-кадгерина, образцы обрабатывали методом Clear (T2) после иммуноокрашивания ( 57 ). Вкратце, МБ инкубировали в течение 10 минут в 25% (об. / Об.) Формамиде / 10% (мас. / Об.) Полиэтиленгликоле (PEG) (Sigma-Aldrich), затем в течение 5 минут в 50% (об. / Об.) Формамиде. / 20% (мас. / Об.) ПЭГ, и, наконец, в течение 60 мин в 50% (об. / Об.) Формамиде / 20% (мас. / Об.) ПЭГ перед визуализацией.Распределение сигнала флуоресценции сравнивали с неочищенными образцами.

    Криосрезы

    МБ были собраны с чипа и затем зафиксированы с помощью PFA, как указано выше. МБ инкубировали в течение ночи в 30% растворе сахарозы при 4 ° C. Затем раствор сахарозы заменяли на O.C.T. среды (оптимальная температура резки; Tissue-Tek) в формах для включения, которые медленно охлаждали с помощью сухого льда в этаноле. Затем формы помещали при -80 ° C. В день экспериментов О.C.T. блоки были нарезаны на 7 мкм с использованием криостата (CM3050 S, Leica). Криосрезы помещали на предметные стекла (SuperFrost Plus Adhesion, Thermo Fisher Scientific), сушили при 37 ° C и регидратировали с использованием PBS. Криосрезы сделали проницаемыми и окрашивали на СОХ-2, как указано выше. Наконец, предметные стекла помещали в монтажную среду, содержащую DAPI (Fluoromount-G, Invitrogen).

    Микроскопия

    Все изображения, использованные для количественного анализа, были получены с использованием моторизованного широкопольного микроскопа (Ti, Eclipse, Nikon), оснащенного камерой CMOS (комплементарный металл-оксидный полупроводник) (ORCA-Flash5.0, Hamamatsu) и флуоресцентный светодиодный источник (Spectra X, Lumencor). Изображения были получены с помощью объектива 10 × с рабочим расстоянием 4 мм (сверхбольшое рабочее расстояние) и числовой апертурой (NA) 0,45 (Plan Apo λ, Nikon).

    Для контрольных экспериментов изображения были получены с использованием моторизованного (Ti2, Nikon) конфокального микроскопа с вращающимся диском, оснащенного лазерами (W1, Yokogawa) и той же камерой и объективом, что и выше. В качестве альтернативы образцы были получены с помощью многофотонного микроскопа (TCS SP8 NLO, MP, Leica).В качестве объектива использовался HCX PL APO CS 10 ×, 0,40 NA, рабочее расстояние 2,2 мм (Leica).

    Все иммуноокрашенные образцы контрастировали с DAPI, и большинство изображений (например, для N-кадгерина, COX-2, VEGF-A и F-актина) были получены с использованием возбуждения красным светом, который, как известно, проникает глубже в 3D-объекты, чем красители, излучающие при меньшей длине веса (например, DAPI, FITC). Для широкопольной микроскопии фокальная плоскость была определена как область, содержащая максимальное количество ядер, окрашенных DAPI, покрывающих фокальную область, в то время как для всех сфокусированных плоскостей, содержащих ядра, окрашенные DAPI, с использованием вращающихся дисков было взято z стопок. и двухфотонная конфокальная микроскопия.

    Широкопольное изображение чувствительно к излучению флуоресценции изнутри и вне фокальной плоскости (то есть из расфокусированных верхней и нижней плоскостей сфероидов) ( 58 ). Соответственно, больше сигнала DAPI от ядер испускается из ядра, чем на краях МБ, при использовании эпифлуоресцентной микроскопии (рис. S5I). Мы подтвердили, что наша интерпретация распределения сигнала из эпифлуоресцентных изображений согласуется с конфокальной и двухфотонной микроскопией, сравнив с изображениями, полученными из средней плоскости z и максимальной проекции z (рис.S5, с N на P).

    Следовательно, результаты однозначно демонстрируют, что даже если есть больше клеток в плоскости z средней области МБ, вклад расфокусированного сигнала от N-кадгерина, ЦОГ-2, VEGF-A , и окрашивание F-актина в этой области МБ минимально при использовании изображений с широким полем. Из-за более высокой пропускной способности широкоугольной микроскопии этот метод был выбран для количественного анализа распределения этих иммуномеченых белков в МБ.

    Конкурентный ELISA для PGE2

    Культуральные супернатанты шестилуночных планшетов собирали, в то время как общее содержание среды в чипе собирали путем промывки культуральной камеры чистым маслом.Набор PGE2 для человеческого ELISA (ab133055, Abcam, Cambridge, UK) использовали для количественного определения концентрации PGE2 в культуральном супернатанте, следуя инструкциям производителя. Вкратце, была построена полиномиальная стандартная кривая концентрации PGE2, полученная из серийного разбавления стандартного раствора PGE2 ( r 2 > 0,9). Оптическую плотность измеряли с помощью планшет-ридера (Chameleon, Hidex, Финляндия).

    ELISA для VEGF-A

    Набор VEGF-A для человеческого ELISA (Ab119566, Abcam, Cambridge, UK) использовали для количественной оценки концентрации VEGF-A в культуральном супернатанте 2D культур или с чипов.Была построена линейная стандартная кривая концентрации VEGF-A, полученная из серийных разведений стандартного раствора VEGF-A ( r 2 > 0,9). Оптическую плотность измеряли с помощью планшет-ридера (Chameleon, Hidex, Финляндия).

    Анализ RT-qPCR

    Все МБ за 3-дневный период культивирования собирали с чипов, как описано выше. Альтернативно, клетки, культивируемые на обычных шестилуночных планшетах, выделяли с использованием трипсина после того же времени культивирования; Выделенные клетки CD146 dim и CD146 bright сразу же обрабатывали для экстракции РНК после сортировки.Суммарную РНК 1 × 10 4 клеток экстрагировали и преобразовывали в комплементарную ДНК (кДНК) с использованием системы синтеза кДНК SuperScript III CellsDirect (18080200, Invitrogen, Life Technologies), следуя инструкциям производителя. После лизиса клеток сравнимое качество экстрагированной РНК наблюдали с использованием отбеливающего агарозного геля, и аналогичную чистоту РНК получали путем измерения оптической плотности при 260 и 280 нм с использованием спектрофотометра NanoDrop (Thermo Fisher Scientific, Уилмингтон, Делавэр) между препараты тотальной РНК из 2D и на чипе культур.

    кДНК амплифицировали с использованием мастер-микса GoTaq qPCR Master Mix (Promega, Charbonnieres, Франция) или FastStart Universal SYBR Green Master Mix (содержащего Rox) (Roche) и праймеров (Life Technologies, Saint Aubin, Франция или Eurofins Scientific, Франция). при указанной температуре плавления ( T m ) (таблица S2) с использованием термоциклера MiniOpticon (Bio-Rad) или QuantStudio 3 (Thermo Fisher Scientific). В качестве отрицательного контроля вода и общая РНК служили матрицей для ПЦР. Чтобы подтвердить специфичность ПЦР, ампликоны анализировали с помощью кривой диссоциации и последующей загрузки на 2.5% (мас. / Об.) Агарозный гель и миграция при 100 В в течение 40 мин. Продукты ПЦР выявляли окрашиванием бромидом этидия (Sigma-Aldrich), и гели визуализировали с помощью трансиллюминатора. Анализ образцов, не подвергнутых обратной транскрипции (RT ), показал незначительное загрязнение геномной ДНК (т.е. <0,1%), в то время как для водной матрицы не наблюдалось сигнала амплификации (без контроля матрицы). Количество транскриптов TSG-6, COX-2, STC-1, VEGF-A, RUNX-2, CEBP-α и SOX-9 было нормализовано по эндогенному эталону [глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GADPH)], и относительное выражение для калибратора (2D культуры) было дано вычислением 2 -ΔΔ C t .По крайней мере, пять биологических повторов двумерных культур и культур на чипе были проанализированы, по крайней мере, двойными измерениями. Стандартные кривые для GADPH, TSG-6, COX-2 и STC-1 были выполнены с использованием пяти серийных разведений матриц кДНК и показали почти 100% эффективность ПЦР.

    Получение и анализ изображений

    Анализ изображений позволил нам выполнить многомасштабный анализ ( 16 ) МБ. Для каждого чипа отдельные изображения якорей были получены автоматически с помощью моторизованного предметного столика микроскопа.Анализ проводился на монтаже обнаруженных якорей с использованием специального кода MATLAB (r2016a, MathWorks, Natick, MA). Были использованы две различные процедуры: одна с детектированием светлого поля и одна для экспериментов по флуоресценции. Для детектирования светлого поля, описанного ранее ( 16 ), клетки детектировались в каждом якоре как пиксели с высокими значениями градиента интенсивности. Это позволило каждой совокупности ячеек вычислить морфологические параметры, такие как площадь проекции A и индекс формы SI, который количественно определяет округлость объекта, где P — периметр.Значения индекса формы варьируются от 0 до 1, где 1 соответствует идеальному диску. Детекция МБ с флуоресцентным окрашиванием (DAPI / Casp3 / COX-2, DAPI / фаллоидин, DAPI / N-кадгерин или LIVE / DEAD) выполнялась как описано ранее ( 16 ). Сначала были извлечены морфологические данные на уровне МБ, такие как эквивалентный диаметр МБ или индекс формы. Кроме того, средний сигнал флуоресценции каждого МБ был определен как вычитание локального фона из средней исходной интенсивности. На клеточном уровне использовались два разных метода, оба основывались на обнаружении ядерных центров с помощью сигнала флуоресценции DAPI.С одной стороны, местоположение каждой клетки может быть отнесено к нормализованному расстоянию от центра МБ ( r / R ), чтобы коррелировать сигнал ядерной флуоресценции с положением в МБ, как описано ранее ( 16 ). С другой стороны, форма ячеек внутри МБ была аппроксимирована путем построения диаграмм Вороного по обнаруженным центрам ядер. В основном края ячеек Вороного образованы срединными перпендикулярами сегментов между центрами соседних ячеек.Эти клетки Вороного использовали для количественной оценки клеточного цитоплазматического сигнала (СОХ-2, F-актин и N-кадгерин, VEGF и RUNX-2). Более подробно, чтобы учесть вариабельность цитоплазматического сигнала по всей клетке (включая ядро), сигнал флуоресценции отдельной клетки был определен как средний сигнал 10% самых высоких пикселей соответствующей клетки Вороного. использовали для получения количественных данных по 2D-культурам, как описано ранее ( 16 ). Наконец, в этой статье были выбраны различные процедуры нормализации.Когда эффект количественно сравнивался с контрольным условием, тестовые значения были разделены на среднее контрольное значение, и значимость была проверена относительно 1. Для некоторых других данных значения были просто нормализованы соответствующим средним на уровне чипа, чтобы отбросить. межчиповая вариация из анализа.

    Статистический анализ

    * P <0,05; ** P <0,01; *** P <0,001; NS, незначительно. Подробную информацию о каждом статистическом тесте и значениях P можно найти в таблице S4.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *