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がん研究に有用な三次元(3D)培養用スキャフォールド FiSS "Tumoroid" inducible platform

掲載日情報:2016/07/05 現在Webページ番号:65010

FiSS(Fiber-inspired Smart Scaffold)は、ポリマーベースの3次元培養器材で、in vitroにおいて簡便に、かつ大型のがんスフェロイド構造(Tumoroid)を誘導することが出来ます。in vivoの腫瘍構造に近い性状を示し、腫瘍研究や抗がん剤探索などに有用な製品です。

Fig2

FiSSにおけるがん細胞のTumoroid形成

腫瘍に近い挙動を示すがん細胞凝集体Tumoroidとは

細胞の凝集体はスフェロイド(spheroid)と呼ばれ、多細胞集団の細胞間相互作用を解析するツールとして利用されてきましたが、内部の細胞の細胞死が誘導されやすいことや、長期的な培養が難しいなどの問題点が挙げられています。従来のスフェロイド構造に比べて、FiSSプレート上でできるがん細胞凝集体は大型(500 μm以上)かつ長期培養が可能で、上皮間葉転換(EMT)が観察できます。腫瘍(Tumor)に近い性状を示すとして、スフェロイドに対してTumoroidと報告されました(文献)。Tumoroidは、特別な培地を必要とせず、がん細胞をFiSSに播種するだけで形成されるため、in vitroin vivoの腫瘍研究を置き換えるツールとして、期待されています。

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特長

  • ディスクタイプとプレートタイプがあります。
  • 2~3日でTumoroid形成が可能です。
  • Tumoroidは細胞死を伴わずに長期間(20日間程度)、500μm以上に成長します。
  • 三次元培養のため、多細胞間相互作用を観察することができます。Tumoroidは一細胞由来ではありません。
  • Tumoroidをプレートから剥がす際にトリプシンは不要です。
  • in vivoに近似した腫瘍形成が可能なため、腫瘍形成や腫瘍増殖に対する阻害物質のスクリーニングに応用でき、蛍光顕微鏡・共焦点顕微鏡観察、フローサイトメトリー、腫瘍の形成や増殖阻害物質のスクリーニング、レポーターアッセイなどに使用できます。
  • 専用の培地や追加デバイスは不要です。
Fig1


← 6,12,24 disc



←96 well plate

FiSSフォーマット

項目 FiSS培養Tumoroid 他のスフェロイド
培地 通常培地 TGF-betaまたは専用培地
生存期間 20日間程度は細胞死をほとんど誘導せずに、継続培養ができます。 最大1週間
スフェロイド直径 500 μm以上
※大きさは細胞種により異なります
最大200 μm
適用 IHC, WB, PCR IHC
ドラッグスクリーニングの標的 腫瘍の初期および後期段階、EMT阻害物質 スフェロイド形成の早期段階
腫瘍マーカーアッセイ 容易 困難
灌流培養 容易 困難

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FiSSシリーズで検証済みの細胞

LLC1, H1975, H460, A549, H1299, H1650
子宮頚管 HeLa
RG2
前立腺 PC3
膵臓 CFPAC-1
胸部 MCF7, MDA-MB231, BT474
卵巣 BG1, OVACAR3
メラノーマ B16
AGS
結腸 HT29
肉腫 SK7

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FiSSによるEMT(Epithelial Mesenchymal Transition)発現誘導

Fig3

EMT(上皮間葉転移)は、腫瘍形成の間における重要なプロセスです。現在、EMTのin vitroの研究の多くは、転写因子の強制発現や成長因子/サイトカインへの長時間暴露によって誘導する必要があり、10日以上の培養が必要とされています。一方、FiSSはEMTを迅速に誘導することができます。がん細胞LLC-1をFiSS上で培養した場合、上皮細胞マーカーであるE-カドヘリン発現が減少し、間葉細胞のマーカーであるビメンチンの発現上昇が3日以内に確認されていることから、EMTが短期間に誘導されていることがわかります。(図参照)

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FiSSによる抗がん物質スクリーニングへの応用

FiSSは腫瘍増殖阻害物質、腫瘍形成阻害物質、EMT特異的阻害物質のドラッグスクリーニングに適用できます。従来の小さいスフェロイド形成を誘導する他の製品では、スフェロイドを継続的に増殖維持できないため、ドラッグスクリーニングへの応用はスフェロイド形成初期に対する効果に限られています。一方、FiSSにより培養したTumoroidは約20日間成長するため、腫瘍成長の阻害剤を標的にすることができます。

Fig4

従来品比較
従来品(上):形成されるスフェロイドのサイズは小さく、ドラッグスクリーニングはスフェロイド形成の初期段階に影響を与えるものに限定される。
FiSS(下):長期間継続的な成長が見られるため、腫瘍形成の初期段階だけでなく、腫瘍成長の阻害剤探索が可能である。

さらに、FiSSにおけるTumoroid中の細胞は間葉様の特徴を示すため、FiSSをEMTの阻害剤や制御因子の研究に用いることも可能です。FiSS上で4日間培養したがん細胞LLC-1のTumoroidは、ビメンチンを発現し間葉系の性質を示しますが、EMTの制御(調節)因子として知られるPI3Kの阻害剤(LY294002)によって濃度依存的に腫瘍成長が抑制され、併せてE-カドヘリンの発現上昇と、ビメンチンの発現低下が観察されました(下記図参照)。以上のようにFiSSは、新しい抗がん剤・抗腫瘍活性物質の探索に優れたツールとして使用できます。

Fig5

LY294002
LLC-1細胞をFiSS上で4日間培養し、Tumoroidを形成後にEMT阻害剤であるLY294002を添加した。
図A-B:LY294002は濃度依存的にTumoroidの成長を阻害し、細胞を分散させていることがわかる。また高濃度では細胞死を誘導していることがわかる。
図C:FiSS上でLLC-1のTumoroidはビメンチンを発現し間葉系の性質を示すが、LY294002の添加によって、E-カドヘリンを発現する上皮細胞に転換していることがわかる。

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FiSS培養腫瘍細胞の染色画像

MCF-7 Breast Cancer Cells
NucBlue staining; 4X magnification NucBlue staining; 10X magnification
4x 10x
NucBlue staining; 20X magnification
20x1   20x2   20x3
Lung Cancer Cells
NucBlue staining; 4X magnification NucBlue staining; 10X magnification
4x 10x
NucBlue staining; 20X magnification
20x1   20x2   20x3

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製品写真

TGN001620

#FiSS-16-006

TGN001610

#FiSS-16-012

TGN001600

#FiSS-16-024

TGN0026xx

#FiSS-MP-096-1(1枚入り)、#FiSS-MP-096-5(5枚入り)#FiSS-MP-096-10(10枚入り)

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がん細胞を播種するだけで,in vitroで腫瘍様構造(Tumoroid)を誘導できるポリマー製の細胞培養デバイスです。通常のスフェロイドよりも大きな(>500 um)構造体を形成し,長期間にわたり細胞死を伴わずに成長を続けます。各種顕微鏡観察,フローサイトメトリー,がん創薬スクリーニングなどにご使用できます。
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(テクニカルサポート 試薬担当)

reagent@funakoshi.co.jp

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