がんオルガノイド (F-PDO®) を用いた抗がん剤の評価

※F-PDOは公立大学法人福島県立医科大学の登録商標です。

概要

  • がんオルガノイド Fukushima Patient Derived Tumor Organoid(F-PDO)を用いた化合物の感受性試験を行います。
  • F-PDOとは福島医薬品関連産業支援拠点化事業で作製したがんオルガノイドです。
  • 抗がん剤等の細胞増殖阻害試験以外の試験にも対応いたします。
  • F-PDOの選択、実験条件(化合物の濃度、化合物の作用時間、アッセイまでの時間等)は企業等のご要望にできる限り応じます。
  • 企業等が興味のあるマーカー(遺伝子発現又は変異)を確認した上で、試験に用いるがんF-PDOを選択することが可能です。
  • F-PDOのFFPE切片を用いて、免疫染色による標的タンパク質の発現を確認後に、試験に⽤いるF-PDOを選択できます。
    > FFPE 詳細ページはこちらから
  • 企業等から調べて欲しい候補化合物を提供していただき、それらを作用させて感受性試験を行います。
  • 化合物以外の中分子、抗体、ウイルス液、細胞等のあらゆるモダリティーに対応します。

資料はこちらから

「がんオルガノイド」の有償提供の流れ

カタログ閲覧登録いただくと、専用ページよりF-PDO・F-PDX の詳細情報がご覧いただけます。

F-PDOの遺伝子発現・遺伝子変異・抗がん剤の感受性のデータベースを作成しました。

F-PDOのラインナップ(合計104細胞)

固形腫瘍: 101系統
がん種 系統数 がん種 系統数
卵巣がん 14 胃がん 1
腹膜がん 4 脳腫瘍 4
肉腫 6 子宮がん 32
胆管がん 1 肺がん 24
膵臓がん 2 大腸がん 5
乳がん 2 メラノーマ 4
卵管がん 1 腎がん 1
造血器腫瘍: 3系統
がん種 系統数
リンパ性白血病 3
卵巣がん

肺がん

子宮体がん

大腸がん

  • 扁平上皮がん、希少がん、造血器腫瘍も含まれております。
■ 利用可能なF-PDOのリスト
タイトル 形式
F-PDO list Excel

F-PDOを用いたアッセイ系

アッセイ 検出 検出試薬 検出機器
細胞増殖阻害試験 ATP CellTitier Glo (Promega) Enspire (PerkinElmer)
電気抵抗値 xCelligence (ACEA)
細胞面積 IncuCyte (Essen)
脱水素酵素活性 Cell Counting Kit-8 (Dojin) Enspire (PerkinElmer)
細胞死検出試験 Calcein AM Calcein AM (Molecular Probes) Enspire (PerkinElmer)
Cyanine IncuCyte Cytotox Green (Essen) IncuCyte (Essen)
乳酸脱水素酵素活性 Cytotoxicity Detection Kit (Roche) Enspire (PerkinElmer)
アポトーシス活性試験 Caspase-3/7 ApoTox-Glo (Promega) Enspire (PerkinElmer)
Caspase-3/7 CellEvent Caspase-3/7 Green
(Molecular Probes)
IncuCyte (Essen)
Annexin V/PI Annexin V-FITC/PI (Nacalai) FCM (SONY)
免疫染色 蛍光免疫染色など Ki67, HER2, EGFR, actin, z0-1などの抗体
核染色:DAPIなど
Confocal microscope and NoviSight(Olympus)
ADCC活性試験 レポーター遺伝子の発現 ADCC Bioassey Effector Cell
(BPS Bioscience)
Enspire (PerkinElmer)

F-PDOを用いた免疫細胞による細胞傷害活性試験

  • ターゲット細胞:肺がん由来のF-PDO (RLUN7-2, RLUN21)
  • エフェクター細胞:NK細胞 (T細胞, NKT細胞とNK細胞), 細胞傷害性T細胞

上記のエフェクター細胞を用いて、F-PDOに対する細胞傷害活性を電気抵抗値で測定

LAK細胞

PBMCから細胞傷害性T細胞の調製
細胞傷害性T細胞

T細胞:96.5%

NK細胞

CD3+/CD56- (T細胞):52%
CD3+/CD56+ (NKT細胞):29%
CD3-/CD56+ (NK細胞):18%
NK細胞を抗CD3抗体と
抗CD56抗体で染色後
ソーティングした

xCELLigenceを用いた電気抵抗値による細胞傷害活性の測定

  • 標識やレポーターが必要ない
  • 細胞の生存をリアルタイムモニタリング
  • インキュベーター内で長時間測定が可能
  • 金電極がウェル底面をカバー

肺がん由来F-PDOを用いた免疫細胞による細胞傷害活性試験

ターゲット細胞:RLUN7-2
エフェクター細胞:NK細胞 (T細胞, NKT細胞とNK細胞), 細胞傷害性T細胞
F-PDO:エフェクター細胞 = 1:5
F-PDO:エフェクター細胞 = 1:10
ターゲット細胞:RLUN21
エフェクター細胞:NK細胞, 細胞傷害性T細胞
F-PDO:エフェクター細胞 = 1:5
F-PDO:エフェクター細胞 = 1:10

Cytolysisは電気抵抗値 (Cell index)から算出した細胞溶解活性であり、100%はすべての細胞が溶解したことを示す。

肺がん由来F-PDOに対するNK細胞による強い細胞傷害活性を電気抵抗値の変化で測定することができた。
また、細胞傷害性T細胞による細胞傷害活性も検出できた。

薬剤併用効果の解析

試験方法

  • A剤、B剤を一定比率 (1:1, 1:5, 5:1, ・・・・・)で混合し細胞に処理、細胞増殖阻害試験を行う。
  • 増殖阻害効果を阻害曲線(シグモイド曲線)を解析し、IC50値を基にCI値を算出
  • 単剤のIC50値よりも併用時のIC50値が低い濃度の場合、CI値は1以下になり、相乗効果があると判断する。

計算方法

CI値の算定方法 薬剤併用効果の指標となる値

A1 : A単剤添加時のIC50
B1 : B単剤添加時のIC50
A : 2剤併用時のAのIC50
B : 2剤併用時のBのIC50

CI値 = A/A1 + B/B1 + AB/A1B1(標的が違う2剤の時)

CI値の判定基準

CI > 1.3 : antagonism
CI 1.1-1.3 : moderate antagonism
CI 0.9-1.1 : additive effect
CI 0.8-0.9 : slight synergism
CI 0.6-0.8 : moderate synergism
CI 0.4-0.6 : synergism
CI 0.2-0.4 : strong synergism

解析例

■ F-PDOを用いた抗がん剤評価
タイトル 形式
F-PDOを用いた抗がん剤評価_スライド PDF

    F-PDOとは

    F-PDOを用いたアッセイ系の構築

    F-PDOの抗がん剤感受性プロファイリング

  • 化学療法剤への感受性
  • 分子標的薬への感受性
  • がん細胞株との感受性の違い
  • F-PDOを用いた抗体医薬品の評価

  • 抗体の細胞増殖阻害評価
  • 抗体薬物複合体(ADC)の細胞増殖阻害評価

    F-PDOを用いた免疫反応の評価

  • 免疫細胞を用いたがん細胞への傷害活性の評価
  • 抗体依存性細胞傷害活性(ADCC活性)の評価
  • 免疫チェックポイント阻害剤の評価
  • 二重特異性抗体の評価
  • F-PDOを用いたアッセイの今後の展開

  • 遺伝子改変F-PDO
  • F-PDOを用いた動物モデル
■ ご提供可能なデータ
  • ご提供化合物のF-PDOに対する IC50 値、EC50 値、GI50 値、AUC 値等
  • 取得したすべての測定データ、アッセイにおける CV 値や Z’ 値等
  • 明視野像の画像
  • タイムラプス画像(オプション)
  • アポトーシス誘導評価データ(オプション)
  • 既存抗がん物質との比較解析データ(オプション)
  • F-PDO の遺伝子発現解析データ(オプション)
  • F-PDO のがん関連遺伝子の変異データ(オプション)
  • F-PDO の樹立に使用したがん組織のドナー情報(オプション)
■ 関連資料
タイトル 形式
F-PDOを用いた抗がん剤評価_チラシ PDF
■ ウェビナー
タイトル リンク先
がんオルガノイドを用いた抗がん剤の評価 コーニング株式会社
患者由来がんオルガノイド(F-PDO®)を用いた抗がん剤評価システム 株式会社オンチップ・バイオテクノロジーズ
ヤマハ発動機株式会社
■ 参考文献

■ High-Throughput In Vitro Assay using Patient-Derived Tumor Organoids. Higa et al., J Vis Exp, 172, e62668 (2021)
https://www.jove.com/t/62668/high-throughput-in-vitro-assay-using-patient-derived-tumor-organoids

この論文はビデオジャーナルで、F-PDOのアッセイの動画を視聴できます。

患者由来の腫瘍オルガノイド(PDO)は、従来の細胞培養モデルよりも疾患の再現性に優れた前臨床がんモデルとして期待されています。PDOは、腫瘍組織の構造や機能を正確に再現し、さまざまなヒト腫瘍から樹立することに成功しています。しかし、PDOはサイズが不均一で、培養中に大きなクラスターを形成するため、抗がん剤を評価する際に96ウェルや384ウェルプレートを用いたハイスループットアッセイシステム(HTS)や細胞解析には適していません。また、これらの培養やアッセイでは、マトリゲルなどの細胞外マトリックスを用いて腫瘍組織の足場を作る必要があります。そのため、PDOはスループットが低く、コストも高いため、適切なアッセイシステムを開発することが困難です。この問題を解決するために、我々が樹立したF-PDOを用いて、抗がん剤や免疫療法の効果を評価可能で、よりシンプルで精度の高いHTSを確立しました。

■ Construction of in vitro patient‑derived tumor models to evaluate anticancer agents and cancer immunotherapy. Takahashi et al., ONCOLOGY LETTERS, 21, 406 (2021)
https://www.spandidos-publications.com/10.3892/ol.2021.12667

がん組織の構造および機能を正確に再現する患者由来腫瘍オルガノイド(PDO)および患者由来腫瘍異種移植片(PDX)モデルを用いたin vitroのアッセイシステムは、従来のがん細胞株モデルよりも疾患を再現できる前臨床がんモデルとして期待されています。しかし、これらのモデルを用いて抗がん剤の評価系を構築するのは容易ではありません。そこで、本論文では、化学療法薬、分子標的薬、抗体薬を含むさまざまなクラスの抗がん剤を評価するために、PDOおよびPDXモデルを用いたシンプルなin vitroハイスループットアッセイシステムを確立することを目的とし、固形腫瘍および造血器腫瘍から樹立したPDOおよびPDXを用いて、in vitroのハイスループットアッセイシステムを構築しました。

■ An in vitro system for evaluating molecular targeted drugs using lung patient-derived tumor organoids. Takahashi et al., Cells, 8, 481 (2019).
https://www.mdpi.com/2073-4409/8/5/481

F-PDOを用いた分子標的薬の評価、F-PDO の3D解析についての論文です。
患者由来の腫瘍オルガノイド(PDO)は、従来の細胞培養モデルと比較して、がん組織の構造と機能をよりよく再現する有望な前臨床がんモデルです。
この論文では、PDOを用いて、臨床上、顕著な効果を持つ分子標的薬の有効性を評価するためのin vitroアッセイシステムを構築しました。さらに、免疫細胞と腫瘍細胞間の複雑な相互作用をモデル化して癌免疫療法の効果を評価するシステムの構築も試みました。
肺がん由来のPDOを用いて、低分子阻害剤(上皮成長因子受容体およびヒト上皮成長因子受容体2(HER2)阻害剤)、モノクローナル抗体(抗HER2モノクローナル抗体)、抗体薬物複合体など、様々なカテゴリーの分子標的薬のin vitro評価の結果を示しました。また、3D解析によりF-PDOの構造的な解析を行い、抗HER2モノクローナル抗体の抗体依存性細胞傷害性応答時の免疫細胞とPDOの相互作用を視覚化しました。さらに、免疫チェックポイント阻害薬であるニボルマブとペンブロリズマブの評価システムも開発しました。これらの結果は、PDOを使用したin vitroアッセイシステムが、病態をよりよく反映する条件下で分子標的薬を評価するのに適していることを示しています。

■ Evaluation of anticancer agents using patient-derived tumor organoids characteristically similar to source tissues. Tamura et al., Oncology Reports ,
40, 635-646 (2018).
https://www.spandidos-publications.com/or/40/2/635

F-PDOの樹立と特徴、アッセイ系の構築についての論文です。
福島医薬品関連産業支援拠点化事業で、独自技術を用いてヒトがん組織から長期培養可能かつ、元のがん組織の特徴を有した患者由来オルガノイド(F-PDO)を樹立しました。F-PDOは元のがん組織と同様の遺伝子発現プロファイルや薬剤感受性を示しました。また、不均一な形態を示すF-PDOを384well plateに均等に播種する技術を開発し、ハイスループットアッセイを可能としました。

■ 実験医学別冊 「患者由来がんモデルを用いたがん研究実践ガイド CDX・スフェロイド・オルガノイド・PDX/PDOXを網羅 臨床検体の取り扱い指針から樹立プロトコールと入手法まで」、佐々木博己/編、羊土社 ISBN 978-4-7581-2242-9 (2019)
福島PDO®を用いた抗がん剤の評価、比嘉亜里砂、高木基樹、P.124-131
https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/book/9784758122429/index.html

F-PDOの培養とアッセイ系の実験方法についてまとめています。

お問い合わせ

受託試験のご依頼は、一般財団法人 福島医大トランスレーショナルリサーチ機構にお願い致します。
本試験の実施機関は、富士フイルム和光バイオソリューションズ株式会社となります。