به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ارگانوئیدها ساختارهای سه بعدی اندام مانندی هستند که از سلول‌های بنیادی در شرایط آزمایشگاهی رشد می‌کنند و اندام یا بیماری را که از آن مشتق شده‌اند تقلید می‌کنند. با توجه به منشاء سلول‌های بنیادی، ارگانوئیدها دارای جمعیت ناهمگنی از سلول‌ها هستند که منعکس کننده تنوع انواع سلول‌های دیده شده در داخل بدن هستند. به طور مشابه، ارگانوئیدهای تومور ناهمگنی درون توموری را به گونه‌ای منعکس می‌کنند که کشت سلولی دو بعدی و رده‌های سلولی سنتی نشان نمی‌دهند، و بنابراین، آن‌ها به عنوان یک مدل مرتبط‌تر برای مدل‌سازی مؤثر بیماری و آزمایش دارو، نوید بیشتری را نشان می‌دهند. ارگانوئیدهای تومور از سلول‌های بنیادی سرطانی به وجود می‌آیند که در بسیاری از بزرگترین چالش‌های درمان سرطان از جمله مقاومت درمانی، عود تومور و متاستاز نقش دارند. 

پروتکل‌های کشت ارگانوئید کولون
ایجاد ارگانوئیدهای طبیعی و توموری از بافت روده بزرگ
در سال 2011، محققان پروتکلی را برای رشد ارگانوئیدهای روده‌ای موش برای کشت موفقیت آمیز کولون طبیعی انسان، اپیتلیوم بارت و ارگانوئیدهای آدنوم و آدنوکارسینوم کولون تطبیق داد. ارگانوئیدهای کولون معمولی به طیف وسیعی از مکمل‌های رسانه‌ای برای تقلید از تأثیر سیگنال‌ها و فاکتورهای حفره، از جمله Wnt3A، R-spondin-1/3 و Noggin نیاز دارند. با این حال، ارگانوئیدهای تومور کولون دارای جهش‌هایی هستند که عوامل خاصی را غیر ضروری می‌کند. به عنوان مثال، ژن پولیپوز کلی آدنوماتوز (APC) جهش یافته ترین ژن در سرطان روده بزرگ است و منجر به ایجاد سیگنال Wnt می‌شود. این امر وابستگی تومور به آگونیست‌های Wnt (Wnt3A و R-spondins) را از بین می‌برد.
خصوصیات و فنوتیپ ارگانوئیدی
ارگانوئیدهای تولید شده از سلول‌های بنیادی بافت نرمال کولون ساختارهای کیستیک را تشکیل می‌دهند که از یک لومن توخالی احاطه شده توسط اپیتلیوم ستونی تشکیل شده است و می‌توانند یک الگوی جوانه زدن را نشان دهند. Noggin، یک مهارکننده BMP، برای نگهداری سلول‌های بنیادی کولون LGR5+ در ارگانوئیدها مورد نیاز است. نیکوتین آمید برای افزایش رشد ارگانوئید بیش از یک هفته ضروری است. علاوه بر این، A83-01 (بازدارنده گیرنده TGF-β [Alk4/5/7]) و SB202190 (مهارکننده p38) یا IGF1 + FGF2 به ارگانوئیدها اجازه می‌دهد تا حداقل 6 ماه باقی بمانند. 
ارگانوئیدهای با قطبیت معکوس
سطح آپیکال اپیتلیوم که رو به لومن روده است در سطح داخلی ارگانوئید قرار دارد. این امر اعتبار سنجش‌های ارگانوئیدی را محدود می‌کند، مانند قرار گرفتن در معرض دارو و کشت همزمان باکتری، زیرا اگر فاکتورها به سادگی به رسانه اضافه شوند، رابط مربوطه قابل دسترسی نیست. سطح آپیکال سلول‌های اپیتلیال جذب، ترشح و اتصال/تشخیص را تسهیل می‌کند، در حالی که سطح قاعده جانبی مسئول لنگر انداختن، تحویل مواد مغذی به جریان خون و ارتباطات بین سلولی است. این مسئله با تزریق ریز داروها یا باکتری‌ها به مجرای ارگانوئیدی، یا به طور متناوب با شکستن ارگانوئیدها، افزودن دارو یا باکتری به محیط کشت، و اجازه اصلاح ارگانوئیدها دور زده شده است. با این حال، میکرواینجکشن به تخصص فنی بالایی نیاز دارد و شکستن و اصلاح ارگانوئیدها می‌تواند منجر به مقادیر ناسازگار دارو یا باکتری در لومن هر ارگانوئید شود. یک راه حل زیبا، ایجاد ارگانوئیدهای با قطبیت معکوس است. هنگامی که از گنبد ماتریکس خارج سلولی (ECM) خود (Matrigel، Cultrex، و غیره) خارج می‌شوند و در کشت سوسپانسیون قرار می‌گیرند، ارگانوئیدهای معمولی بازال بیرون به‌طور خود به خود تبدیل به ارگانوئیدهایی با قطبیت معکوس رأسی می‌شوند.

کاربردهای ارگانوئیدهای کولون
مدل سازی بیماری
ارگانوئیدها نسخه آزمایشگاهی بافتی هستند که از آن ایجاد می‌شوند. به این ترتیب، آن‌ها یک سیستم مفید برای مدل سازی بیماری هستند. هر ارگانوئید مشتق شده از تومور مدلی از تومور است که از آن تولید می‌شود و می‌تواند برای آزمایش دارو در زمینه پزشکی شخصی استفاده شود. آن‌ها طیفی از انواع سلولی را که در اندام اصلی دیده می‌شوند ترکیب می‌کنند، در نتیجه یک مدل قوی‌تر و فیزیولوژیکی مرتبط‌تر از رده‌های سلولی دوبعدی همگن‌تر را تشکیل می‌دهند، که تمایل دارند یک نوع سلول غالب را در بر گیرند که از سایرین رقابت می‌کند. پیچیدگی و ارتباط فیزیولوژیکی چنین مدل‌هایی را می‌توان با کشت مشترک ارگانوئیدها با انواع سلول‌های دیگر از جمله سلول‌های ایمنی، اندوتلیوم، فیبروبلاست‌ها و میکروب‌ها، که اغلب از یک مدل ارگان روی تراشه استفاده می‌کنند، افزایش داد.
غربالگری داروئی
استفاده از ارگانوئیدها برای غربالگری دارویی اخیراً توسط محققین بررسی شده است. برای آزمایش مجموعه‌ای از ترکیبات روی ارگانوئیدهای تومور کولون در یک محیط غربالگری با توان عملیاتی بالا (HTS)، محققین ارگانوئیدها را با موفقیت در صفحات 384 چاهی ایجاد کردند. ارگانوئیدهای تومور ابتدا در صفحات 12 چاهی، سپس به یک سوسپانسیون تک سلولی هضم شدند و در گنبدهای Matrigel با تراکم 5000 سلول در هر گنبد کاشته شدند. برای اندازه‌گیری پاسخ ارگانوئیدهای تومور به طیف وسیعی از ترکیبات، از سنجش زنده‌مانی CellTitre-Glo (Promega) برای گزارش مصرف ATP به‌عنوان معیاری از فعالیت متابولیکی سلول‌ها، به عنوان نماینده‌ای برای زنده‌مانی سلول استفاده شد. ارگانوئیدها از این سوسپانسیون تک سلولی تشکیل شدند و صفحات روی یک پلت فرم دوار انکوبه شدند. این سیستم مقیاس پذیری و سرعت استقرار سنجش های HTS را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. برای اطمینان از اینکه تعداد مساوی سلول در هر چاه کاشته شده است، آن‌ها با GFP برچسب گذاری شدند و توسط یک سیستم FACS اصلاح شده توزیع شدند. سلول‌های نشان‌دار شده با GFP امکان ردیابی رشد ارگانوئیدی را قبل، حین و بعد از درمان دارویی فراهم می‌کردند و این روش اندازه‌گیری اثر دارو با سنجش‌های لومینسانس مبتنی بر ATP قابل مقایسه بود.
ملاحظات تجربی و آماری
طراحی آماری و آزمایشی عامل اصلی کشت سلولی و تحقیقات ارگانوئیدی است. بسیاری از آزمایش‌ها به خوبی اندیشیده شده‌اند، اما با طراحی ضعیف تضعیف می‌شوند، و به همین ترتیب، یک آزمایش خوب طراحی شده ممکن است با انتخاب مدل آماری از استحکام کمتری برخوردار شود. عوامل مهمی مانند تصادفی‌سازی، کور کردن، عدد «n» مناسب، استحکام داده‌ها و اثرات بالقوه جنسی به‌راحتی در مطالعات انسانی و حیوانی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما به طور معمول در کشت سلولی و مطالعات ارگانوئیدی نادیده گرفته می‌شوند.
هنگام برنامه ریزی آزمایشات PDO باید تعداد تکرارها یا واحدهای آزمایشی (عدد 'n') در نظر گرفته شود. در مواردی که تعداد مناسبی از تکرارهای بیولوژیکی جمع آوری شده است، تعداد مناسب تکرار فنی برای هر تکرار بیولوژیکی منفرد نیز یک ملاحظه مهم است. وقتی آزمایش‌هایی با استفاده از خطوط سلولی یا ارگانوئیدها طراحی می‌شوند، عدد 'n' مسئله بزرگ‌تری می‌شود. هنگام استفاده از ارگانوئیدها، تکثیرهایی از همان خطوط یا بافت اولیه که منجمد شده و به مقادیر مختلف بازسازی شده اند، نمونه مشابهی هستند و همانندهای فنی در نظر گرفته می‌شوند، زیرا همه سلول‌ها از یک بافت والد تولید می‌شوند، تفاوتی با یکدیگر ندارند. 
کتابخانه‌های ارگانوئیدی و بانک‌های زیستی
هنگام ایجاد یک بانک زیستی، نمونه‌ها باید جمع‌آوری، پردازش و به شیوه‌ای استاندارد و بسیار کنترل شده ذخیره شوند تا اطمینان حاصل شود که همه نمونه‌ها به یک اندازه قابل دوام هستند. علاوه بر این، نمونه‌های ذخیره شده در بیوبانک باید مشخص شوند. ثبت مشخصات دموگرافیک بیمار از جمله سن، جنسیت، قومیت، سابقه خانوادگی، و همچنین سابقه پزشکی، بیماری‌های همراه، داروها و درمان‌های قبلی، و بررسی و گزارش اطلاعاتی مانند فنوتیپ بالینی، گزارش های بافت شناسی و پاتولوژیک معمول است. دسترسی به یک بانک زیستی زمان و منابع مورد نیاز برای محققان را برای تکمیل یک مطالعه کاهش می‌دهد. بیوبانک‌های ارگانوئیدی به طور خاص پروژه‌های تحقیقاتی آینده را قادر می‌سازند که شامل مطالعات عملکردی شوند.
ارگانوئیدها به دلیل خلاصه کردن بیولوژی درون تنی، از جمله ناهمگونی نوع سلولی و امضای جهش‌یافته، به عنوان یک ابزار حیاتی در تحقیقات زیست‌پزشکی ظاهر شده‌اند. نکته مهم این است که ارگانوئیدهای تومور ناهمگنی درون توموری را به عنوان یک مدل مرتبط برای تحقیقات سرطان، از جمله غربالگری دارو، با حفظ کلون های نادر منعکس می‌کنند. روش‌های تولید بافت طبیعی و ارگانوئیدهای توموری را می‌توان برای هر بافت مشتق شده از بیمار تنظیم کرد و ارگانوئیدهای مشتق شده از بیمار را می‌توان برای استفاده در آینده در بانک‌های زیستی ذخیره کرد. آنها در حال حاضر برای کاربردهای نسل بعدی مانند organ-on-a-chip استفاده می‌شوند.
پایان مطلب/.