ایجاد سیستمی برای ارزیابی اثر درمانی و دینامیک یک داروی تحت بررسی روی کولیت اولسراتیو با استفاده از ارگانوئیدهای کولونی انسانی
تاریخ انتشار: یکشنبه 23 دی 1397
| امتیاز:
پیشینه:
کولیت اولسراتیو(UC) یک بیماری التهابی مزمن مربوط به کولون با دوره های قابل تحمل و عادی است. هدف درمان کولیت اولسراتیو، هدف قرار دادن پوشش موکوسی است زیرا درمان های سرکوب کننده ایمنی برای کولیت اولسراتیو به فراوانی منجر به عود مجدد می شوند. با این حال، داروهای اندکی به طور مستقیم ترمیم موکوسی را هدف قرار می دهند. بنابراین، ما درصدد بر آمدیم اثر درمانی یک داروی در دست بررسی را روی سلول های اپی تلیالی روده در یک مدل آزمایشگاهی کولیت اولسراتیو با استفاده از ارگانوئیدهای کولونی انسانی ارزیابی کنیم.
روش ها:
ارگانوئیدهای کولونی از کولون انسانی جداسازی شده و کشت شدند. مخلوطی از سیتوکین ها و اجزای باکتریایی برای تقلید کولیت اولسراتیو در انسان ها مورد استفاده قرار گرفت. اثر داروی در دست بررسی روی ارگانوئید کولونی بوسیله آنالیز میکرواری و ایمنوفلورسنس سه بعدی ارزیابی شد. افزایش سلول های بنیادی با استفاده از سنجش تشکیل کولونی ارزیابی شد.
نتایج:
تحریک التهابی منجر به القای قابل توجه ژن های مربوط به التهاب در ارگانوئیدهای کولونی شد، در حالی که تمایز سلولی سرکوب شد. تیمار با داروی در دست بررسی KAG-308 دینامیک دو سویه ای از بیان ژن را در برابر تحریک التهابی نشان داد که نه تنها منجر به سرکوب ایمنی شد بلکه منجر به پیشبرد تمایز سلولی به سمت رده های ترشحی نیز شد. علاوه بر این، SPDEF و Reg4 به عنوان اهداف جدید برای غنی سازی سلول های بنیادی اپی تلیالی روده ای و بهبود موکوس شناسایی شدند.
جمع بندی:
ایجاد مدل آزمایشگاهی کولیت اولسراتیو با استفاده از ارگانوئید کولون انسانی می تواند اثرات و اهداف داروهای در دست بررسی در سلول های اپی تلیالی روده ای و تحت شرایط التهابی را نشان دهد. بلوغ بیشتر این سیستم ممکن است در مقایسه با استفاده از مدل های جانوری که برای تکوین داروهای جدید استفاده می شوند، برای پیش بینی اثر روی کولیت اولسراتیو موثرتر باشد.
J Gastroenterol. 2019 Jan 1. doi: 10.1007/s00535-018-01540-y. [Epub ahead of print]
Establishment of a system to evaluate the therapeutic effect and the dynamics of an investigational drug on ulcerative colitis using human colonic organoids.
Nishimura R1, Shirasaki T1, Tsuchiya K2, Miyake Y3, Watanabe Y3, Hibiya S1, Watanabe S1, Nakamura T1,4, Watanabe M1.
Abstract
BACKGROUND:
Ulcerative colitis (UC) is a chronic inflammatory disease of the colon with an intractable, recurrent course. The goal of UC therapy is to target mucosal healing because immune-suppressive therapy for UC frequently results in relapse. However, few drugs directly target mucosal healing. We, therefore, aim to evaluate the therapeutic effect of an investigational drug on intestinal epithelial cells in an in vitro UC model using human colonic organoids.
METHODS:
Colonic organoids were isolated from human colon and cultured. A mixture of cytokines and bacterial components were used to mimic UC in humans. The effect of the investigational drug on colonic organoid was evaluated by microarray analysis and 3D immunofluorescence. The enrichment of stem cells was assessed with a colony formation assay.
RESULTS:
Inflammatory stimulation resulted in a significant induction of inflammatory-related genes in colonic organoids whereas cell differentiation was suppressed. Treatment with the investigational drug KAG-308 showed reciprocal dynamics of gene expression to inflammatory stimulation, which resulted in not only the suppression of immune response but also the promotion of cellular differentiation towards secretory lineages. Moreover, SPDEF and Reg4 were identified as novel targets for the enrichment of intestinal epithelial stem cells and mucosal healing.
CONCLUSIONS:
The establishment of in vitro UC model using human colonic organoid could reveal the effects and targets of investigational drugs in intestinal epithelial cells under inflammation conditions. Further maturation of this system might be more efficient to predict the effect on UC, as compared with the use of animal model, for the development of new drugs.
PMID: 30599053