脱細胞化組織を用いた新しい細胞培養素材 ブタ由来臓器/組織特異的細胞外マトリックス(溶液・ハイドロゲル)

NativeCoat™・ TissueSpec™ ECM

より生体内に近い細胞培養環境をお手元に。


細胞外マトリックス(ECM)は、臓器/組織ごとに構成する分子・組成が異なっており、この違いが細胞の増殖・遊走・遺伝子発現などに大きな影響を与えています。したがって細胞が本来あるべき機能を発現するためには、細胞ごとに適切なECMを選択することが必要です。 理想的なECMの選択方法として、各細胞が本来存在する臓器/組織のECMをそのまま細胞培養実験に用いることが挙げられます。

そこでXylyx Bio社は、ブタの各臓器/組織から細胞・核酸成分を除去した脱細胞化組織(臓器/組織特異的なECMからなる生体材料)を原料とした 新しい細胞培養素材を開発しました。ご使用しやすい溶液とハイドロゲルにてご提供します。

本製品に関する記事がNature誌にADVERTISEMENT FEATUREとして掲載されました。ぜひ御覧ください。
記事名:Cell culture with all the comforts of home

※使用法やプロトコルはメーカーホームページより入手してください。製品には付属していません。

 

用途と特長

溶液状の試薬
主な用途例
●細胞培養容器・基材表面のコーティング材
●細胞培養培地への添加サプリメント
ゲル状の試薬
主な用途例
●3次元培養基材・オルガノイド形成基材
●ゲル培養
NativeCoat™ Lung ECMをもちいて培養した初代ヒト気管支上皮 (NHBE)には、
肺上皮細胞に特徴的なマーカー遺伝子の発現が確認された。
panKT (), Nkx2.1 ()
左:ゲル化したTissueSpec™ ECM Hydrogel   右:TissueSpec™ Cartilage ECM Hydrogel
をもちいて培養したヒト間葉系幹細胞(hMSCs)は、軟骨へ分化し、GAG発現(:アルシアンブルー染色)が確認された。

NativeCoat™ ECM Surface Coatings TissueSpec™ ECM Hydrogels
フォーマット 溶液 ハイドロゲル
由来 健康なブタの各組織
組織特異的な因子
(成長因子、matricryptic peptidesなど)
2D培養・Microfudics
3D培養・オルガノイド形成
培地添加剤

ECM抽出臓器/組織

  • 2D ECM Surface Coatings 3D ECM Hydrogels
    NativeCoat™ Bone ECM TissueSpec™ Bone ECM Hydrogel
    NativeCoat™ Cartilage ECM
    NativeCoat™ Heart ECM TissueSpec™ Heart ECM Hydrogel
    NativeCoat™ Intestine ECM TissueSpec™ Intestine ECM Hydrogel
  • 2D ECM Surface Coatings 3D ECM Hydrogels
    NativeCoat™ Kidney ECM TissueSpec™ Kidney ECM Hydrogel
    NativeCoat™ Liver ECM TissueSpec™ Liver ECM Hydrogel
    NativeCoat™ Lung ECM TissueSpec™ Lung ECM Hydrogel
    NativeCoat™ Skin ECM TissueSpec™ Skin ECM Hydrogel

上記以外の臓器・組織も、受注生産にてご提供可能です(ブタ脳(CNS)など)。ご興味ございましたら、お気軽に当社までお問い合わせください。

ヒト組織由来ECM製品につきましては Human Normal NativeCoat™ / Diseased NativeCoat™ ECM をご覧ください。

問題と解決

Problem Solution
Ⅰ型コラーゲン、基底膜由来タンパク質および化学合成された細胞培養基質は、生体本来の環境と異なります。 Xylyx Bio社の組織特異的細胞外基質は、目的細胞が本来存在する環境の各種タンパク質や成長因子を含みます。
ウイルス等に汚染された可能性のある素材では、臨床応用へスムーズに移行することは困難です。 Xylyx Bio社製品の原料であるブタおよびヒト組織は、適切な倫理的手続きに基づき調達されています。また危険なウイルス等に汚染されていないことを確認していますので、スムーズな臨床応用への移行が可能です。
生体本来の環境とは異なる培養基質を用いた細胞培養は、ヒトの生理反応を正しく反映していなく誤った実験結果をもたらします。 Xylyx Bio社の組織特異的培養基質は、細胞本来の機能を維持するための理想的な培養環境です。In vitroモデルのパフォーマンスを改善し、より正確なヒトの生理反応に基づいた実験結果を導きます。
製品ロット間における成長因子濃度のばらつきは、実験データの再現性を低下させます。 Xylyx Bio社の組織特異的培養基質は、製品ロット間で一貫した組成プロファイルをもつため、製品ロットの違いによる実験への影響を最小限に抑えます。

NativeCoat™ ECM Surface Coating Kit アプリケーションデータ

特長

  • 液体フォーマット試薬
  • 細胞接着関連分子・ matricryptic peptides、各組織特異的な成長因子などを豊富に含む
  • 培養容器表面のコーティング: より生体内に近い足場で細胞の接着や増殖をサポート
  • 培地添加剤: 基礎培地中に含まれていない重要な組織特異的因子や栄養を細胞に供給

使用例1:初代ヒト肝類洞内皮細胞の秩序的な増殖をサポート
      -Culture vessel surface coating(NativeCoat&tarede; Liver ECM)-

Sinusoidal endothelial cell viability


Liver Organ-on-a-chipプラットフォーム内で、初代ヒト肝類洞壁内皮細胞を7日間培養した。微小流路をコートしなかった場合、流路外への無秩序な細胞増殖が見られた。一方、NativeCoat™ Liver ECMでコートした場合は、流路内での秩序的な細胞増殖が確認できた。

使用例2:初代ヒト肝細胞のシトクロムP450活性とフィブリノーゲン分泌が改善
      -Media supplementation(NativeCoat™ Liver ECM)-


Hepatocyte function:metabolism & synthesis

HCM培地にNativeCoat™ Liver ECMを添加し、初代ヒト肝細胞を培養することで、(a)シトクロムP450活性および(b)フィブリノーゲン分泌量が改善した。

NativeCoat™ Liver ECM composition & consistency -製品の構成成分とロット間の一貫性-

  • (a) Mass spec profile*

    * partial list of components

  • (b) Key components (μg/mL)

  • (c) Collagen (μg/mL)

(a) 質量分析によるプロテオ―ムプロファイルは、 NativeCoat™ Liver ECMが肝臓のECMに特徴的な成分を含んでいることを示した。(b) 重要構成成分含量 (c) NativeCoat™ Liver ECM複数ロット間のコラーゲン含量を定量した結果、複数ロット間で一貫した定量プロファイル結果を得た。

TissueSpec™ ECM Hydrogel Kit アプリケーションデータ

特長

  • ハイドロゲルフォーマット試薬
  • 細胞接着関連分子・ matricryptic peptides、各組織特異的な成長因子などを豊富に含む
  • 細胞のゲル培養や3D培養の足場として使用可能

使用例1:初代ヒト肝細胞培養時のLDL受容体発現とフィブリノーゲン分泌の改善
      -Hepatocyte function in the hydrogel(TissueSpec™ Liver ECM Hydrogel)-

  • (a) Low-density lipoprotein uptake

  • (b) Fibrinogen secretion

初代ヒト肝細胞を3種類のハイドロゲル(1 mm, 4 mg/mL)(TissueSpec™ Liver ECM Hydrogel, Matrigel, collagen Ⅰ)を用いて培養した。その結果、 TissueSpec™ Liver ECM Hydrogelを用いた場合は、他のハイドロゲルを用いた場合に比べ明らかに(a) LDL受容体発現量、(b)フィブリノーゲン分泌量が増加していた。

使用例2:HepG2細胞のシトクロムP450活性とグリコーゲン貯蔵量増加および初代ヒト肝細胞様3次元構造のサポート
      -Liver cell activity in TissueSpec™ Liver ECM Hydrogel-

  • (a) Cytochrome P450 (CYP1A2) activity

    (b) Glycogen storage

  • (c) 3D structure formation

HepG2細胞を3種類のハイドロゲル(1 mm, 4 mg/mL)(TissueSpec™ Liver ECM Hydrogel, Matrigel, collagen Ⅰ)を用いて培養した。その結果、 TissueSpec™ Liver ECM Hydrogelを用いた場合は、他のハイドロゲルを用いた場合に比べ明らかな(a) シトクロムP450活性の増加および(b)グリコーゲン貯蔵量の増加がみられた。また、 TissueSpec™ Liver ECM Hydrogelを用いてHepG2細胞を培養することで、(c) TissueSpec™ Liver ECM Hydrogelで培養したHepG2細胞は、初代ヒト肝細胞と類似した3次元構造を形成した。

使用例3:正常な初代ヒト気管支上皮(NHBE)細胞の機能維持をサポート
      -Maintenance of lung cell identity on thin layer of TissueSpec™ Lung ECM Hydrogel-

  • (a) Epithelial cell gene expression

  • (c) Epithelial cell marker expression

  • (b) Airway progenitor cell maintenance

  • (d) Basal cell enrichment

正常な初代ヒト気管支上皮(NHBE)細胞を、TissueSpec™ Lung ECM HydrogelもしくはMatrigelのゲル上で10日間培養したところ、 Matrigelと比べTissueSpec™ Lung ECM Hydrogelは、 ((a), (b)) NHBE細胞に特徴的な遺伝子・マーカータンパク質の発現を十分に維持し、((c), (d))特にp63陽性の気道基底細胞が大幅に増加した。

使用例4:ヒトiPS細胞からの腸管オルガノイド形成
      -Human intestinal organoids in TissueSpec™ Intestine ECM Hydrogel-

in vitro culture of human intestinal organoids in TissueSpec™ Intestine ECM Hydrogel.

01516_img31.png

TissueSpec Intestine ECM Hydrogelを用いたヒトiPS細胞からの腸管オルガノイド形成過程の光学顕微鏡画像。培養開始後、スフェロイドは徐々に形を変え、22日目および27日目にはスフェロイドの一部から突出した芽のような構造と内腔化が観察された(矢印(黒))。図中のスケールバー(白)は1mm。

Cell Culture Q&A

Q1:脱細胞化組織とはなんですか?

脱細胞化組織 (Decellularized tissue)とは、動物の臓器/組織から細胞および核酸成分を除去し、ECM成分のみを抽出した新しい生体材料です。

細胞・核酸成分が除去された脱細胞化組織は、異種移植においても、多くの場合に免疫拒絶反応を惹起しないことが知られています(Ref.1,2) 。この特性を活かし、欧米では既に多くの脱細胞化組織製品が患者様の治療に用いられています(Ref.3)。

Reference
  1. Hawkins, John A, et al. : The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, 126(1), 247 (2003).
  2. Mirmalek-Sani, Sayed-Hadi, et al. : The American Journal of Pathology, 183(2), 558 (2013).
  3. 岸田 晶夫 : Organ Biology, 25(1), 27 (2018).

Q2:組織特異的細胞外基質(ECM)とは何ですか?

組織特異的ECMとは、さまざまな天然の臓器・組織に由来する天然型細胞外基質(ECM)です。この天然型ECMは骨、心臓、肝臓、肺などから直接分離され、細胞培養や組織培養の研究に使用できるよう溶液やハイドロゲルなどの様々な形状に加工されます。
Xylyx Bio社製品は、はじめての方でも容易に使用できるように設計されています。

Q3:組織特異的ECMを用いて細胞を培養することの利点は何ですか?

組織特異的ECM基質は、他の細胞培養基質製品には含まれていない、内因性生理活性微小環境因子を多く含みます。また、腫瘍由来の基底膜抽出物のように、外因性増殖因子等を一切含みません。

Q4:組織特異的ECM製品の原材料は何ですか?

組織特異的ECM製品(NativeCoat™ ECM / TissueSpec™ ECM)は健康なブタの各臓器・組織を原材料としています。Xylyx Bio社では他の動物(ex. ヒト、ウシ)からも組織特異的ECMの分離が可能です。
※現在、日本国内においてはブタ由来の組織特異的ECM製品のみのお取り扱いとなります。その他の動物に由来する組織特異的ECMについてはご相談ください。

文献掲載実績

  1. Germanguz, Igal, et al. : “Fibrotic Human Lung Extracellular Matrix as a Disease-Specific Substrate for 3D in-Vitro Models of Pulmonary Fibrosis.” July 2019, doi:10.1101/833913.
  2. Li, Ang, et al. : “Chondrogenic Properties of Collagen Type XI, a Component of Cartilage Extracellular Matrix.” Biomaterials, 173, 47 (2018)., doi:10.1016/j.biomaterials.2018.05.004.
  3. Bhumiratana, Sarindr, et al. : “Tissue-Engineered Autologous Grafts for Facial Bone Reconstruction.” Science Translational Medicine, 8(343), (2016), doi:10.1126/scitranslmed.aad5904.
  4. Marturano-Kruik, Alessandro, et al. : “Bioengineered Models of Solid Human Tumors for Cancer Research.” Methods in Molecular Biology Bioreactors in Stem Cell Biology, 203 (2016)., doi:10.1007/7651_2016_353.
  5. Huang, Sarah X L, et al. : “Efficient Generation of Lung and Airway Epithelial Cells from Human Pluripotent Stem Cells.” Nature Biotechnology, 32(1), 84 (2013)., doi:10.1038/nbt.2754.
  6. Oneill, John D., et al. : “The Regulation of Growth and Metabolism of Kidney Stem Cells with Regional Specificity Using Extracellular Matrix Derived from Kidney.” Biomaterials, 34 (38), 9830 (2013)., doi:10.1016/j.biomaterials.2013.09.022.
  7. Oneill, John D., et al. : “Decellularization of Human and Porcine Lung Tissues for Pulmonary Tissue Engineering.” The Annals of Thoracic Surgery, 96 (3), 1046 (2013)., doi:10.1016/j.athoracsur.2013.04.022.
  8. Duan, Yi, et al. “Hybrid Gel Composed of Native Heart Matrix and Collagen Induces Cardiac Differentiation of Human Embryonic Stem Cells without Supplemental Growth Factors.” Journal of Cardiovascular Translational Research, 4 (5), 605 (2011)., doi:10.1007/s12265-011-9304-0.

テクニカルデータ・プロトコル

テクニカルデータやプロトコルは下記メーカーホームページよりダウンロード可能です。
(ユーザー登録が必要となります)

https://xylyxbio.com/cell-culture-resources/

製品一覧

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NativeCoat™ ECM Surface Coating Kit

フォーマット:液体
用途例:培養基材のコーティングや培地添加剤

TissueSpec™ ECM Hydrogel Kit

フォーマット:ハイドロゲル
用途例:3次元培養基材・オルガノイド形成基材、ゲル培養

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