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細胞培養の基礎知識シリーズ 全4回

Corning マトリゲル基底膜マトリックスでオルガノイド培養・ドーム形成

本ページの情報は、Corning マトリゲル基底膜マトリックス よくある質問と回答およびCorning Matrigel Matrix(CLS-047)のCorning Matrigel Matrixに関するQ&Aの内容に加筆・編集したものです。

• どのタイプのCorning マトリゲル基底膜マトリックスでもオルガノイド培養に使用できますか?

  全てのタイプが使えるわけではありません。オルガノイド形成用以外のCorning マトリゲル基底膜マトリックス製品もオルガノイド培養に使用できますが、結果がばらつく可能性があります。Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用（カタログ番号356255）はオルガノイド培養に均一性と信頼性のあるプラットフォームです。マウス小腸オルガノイドを7継代以上の長期の増殖を維持することを、オルガノイドに典型的な出芽した形態とマーカーの発現により確認しています（CLS-AN-542参照）。また、初代ヒト気道上皮細胞の極性化した3D構造をサポートすることを、特徴的なマーカーの発現により確認しています（CLS-AN-534参照）。加えてロットごとに、ゲルの固さを示す弾性率を測定しており、オルガノイド培養プロトコールで一般的に用いられる"3Dドーム構造"を安定的に形成することを確認しています。

   

  参考ビデオ：Corning Matrigel Matrixオルガノイド形成用を使用したドーム法のプロトコール-YouTube

  参考ページ：Corningマトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用

   

• Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用の品質証明書（CoA）に記載されている、Dome Formation and Maintenance assayについて詳しく教えてください。

  Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用は、プレインキュベートした細胞培養表面処理済みの24ウェルプレート（カタログ番号3524、3526）上での液滴（ドーム）の形成と維持をロットごとに試験しています。Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用（DMEMで7 mg/mLに希釈）50 µLで液滴を形成し、重合させてからDMEMを各ウェルに750 µL添加します。これらの液滴は、37 ℃の加湿されたインキュベーターで7日間維持されます。

   

• プレートの種類、製造業者、表面、条件はオルガノイド培養中のドームの形成と維持に影響を与えますか?

  はい、ドーム形成が必要なオルガノイドプロトコールでは、プレートの種類やプレートのプレインキュベーションが重要なパラメーターです。ドーム形成には、細胞培養表面処理済みのプレート（Corning 24ウェルプレート カタログ番号3524、3526）を使用し、加湿したインキュベーター内で一晩プレインキュベーションすることをお勧めします。プレートの外周のウェルではなく、内側のウェルを使うことが成功の秘訣です。

   

• プレートをインキュベーターに移す際に、ドームを壊すリスクを最小限にするためにできることはありますか?

  ドーム形成中は、プレートをドライバスなどの加温したプラットフォームに置くことをお勧めします。加温したプラットフォームによりプレートが均一に温められ、プレートをインキュベーターに移す前にCorning マトリゲル基底膜マトリックスの液滴（ドーム）が重合します。プレートを移動させるときやインキュベーターに置くときに急に動かさないようにしてください。

   

• Corning マトリゲル基底膜マトリックスのドームが入ったウェルに冷たい培地を添加してもよいですか?

  Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用のドームを形成した後、ドームを壊さないために室温の培地を使用してください。

   

• ドーム形成とその維持中に、Corning マトリゲル基底膜マトリックスの重合に影響を与える試薬はありますか?

  細胞解離試薬の中には、Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用の重合を阻害する可能性のあるものがあります。細胞/オルガノイド溶液にCorning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用を加える前に、細胞/塊/断片を十分に洗浄することが必要不可欠です。

   

• 弾性率とは何ですか?

  弾性率とは、ある素材に機械的な力（例 せん断力、張力）を加えたときの反応を示す指標です¹。例えば、固い素材のほうが弾性率は高く、わずかにしかその形状を変えないのに対して、やわらかい素材は弾性率が低くなります。

  参考文献

  1. Biomaterials science: An introduction to materials in　medicine. Edited by Ratner, BD; Elsevier.

   

• なぜオルガノイド培養に弾性率（素材剛性）が重要なのでしょうか?

  細胞は自身のおかれた物理的環境を認識し、変化に応答することから、細胞の接着する基質の機械的剛性がオルガノイド形成と増殖に需要な役割を果たすことがこれまでに報告されています²。例えば、細胞の接着する基質の剛性は、胚様体の心筋細胞および内皮細胞の分化を調整し、さらに心血管オルガノイドの内部構造の形成を調節します³。やわらかいハイドロゲルは腎臓オルガノイドの形成を促進します⁴。基質の機械的および生物学的特性が上皮性オルガノイド培養には重要です^5,6。

  参考文献
  2. Chaudhuri O, et al. Extracellular matrix stiffness and composition jointly regulate the induction of malignant phenotypes in mammary epithelium. Nature Materials, 13:970-978 (2014).
  3. Shkumatov A, et al. Matrix rigidity-modulated cardiovascular organoid formation from embryoid bodies.PLOS One, 9(4), e94764 (2014).
  4. Garreta E, et al. Fine tuning the extracellular environment accelerates the derivation of kidney organoids from human pluripotent stem cells. Nature Materials, 18:397-405 (2019).
  5. Broguiere N, et al. Growth of Epithelial organoids in a defined hydrogel. Advanced Materials, 30:1801621(2018).
  6. Gjorevski N, et al. Designer matrices for intestinal stem cell and organoid culture. Nature, 539(7630):560-564 (2016).

   

• Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用の弾性率はどのように測定していますか?

  マトリゲル基底膜マトリックスの弾性率の値は測定に使用した機器の種類や測定方法によります。Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用のロットごとの弾性率は、社外秘の方法で、平行プレート回転式レオメーターを用いて単一周波数振動法にて測定しています。弾性成分のせん断率（G'）のプラトーは、弾性率のパスカルとして表されます。弾性率は、希釈していないマトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用のゲルを測定しています。

   

• Corning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用の弾性率は、その他のマトリゲル基底膜マトリックスと何が違うのでしょうか?

  現在はCorning マトリゲル基底膜マトリックス オルガノイド形成用のみ弾性率を測定しています。回転レオメーターを用いたCorning 高濃度マトリゲルやコラーゲンIゲルの測定結果から、弾性率はタンパク質濃度の影響を受けていることが示されています（CLS-AC-AN-449参照）。