Colon Intestine-Chip S1
- BioKit Model
- Guided Model
- Community Model
Colon Intestine-Chip S1 は、 Emulate社 が開発・検証したBioKit モデルです。この製品はBioKit として提供されており、事前評価済みの細胞、Organ-Chip 消耗品、検証済みのプロトコルが含まれており、特性評価と機能性に関する保証が付いています。
BioKit Models ご使用にあたって
- BioKit Models は、「Cell Pack」 と 「Basic Research Kit」 の同時購入が必須です。Chip-S1® あるいは Chip-R1™ をお持ちの場合でも、単品購入はできません。
- Emulate 社システムでのみ使用できます。
- BioKit Models は、別途 Emulateシステム専用装置と専用試薬※が必要です。
- Emulate 社専用Chip に細胞はプレコートされておりません。凍結細胞をドライシッパーにて納品いたします。お客様にて細胞融解後、Chip へ播種してください。
- Chip-R1には専用試薬 (ER1およびER2) があらかじめプレコートされているため、Chip-R1を用いてLiver-Chip、Brain-Chip を作製する際には、別途専用試薬を用意する必要はありません。
Colon Intestine-Chip S1 ご購入方法
Colon Intestine-Chip S1
Colon Intestine-Chip S1 (大腸チップを12 個作製する場合)
| メーカーコード | 品名 | 容量 | 発注数量 | 構成 |
|---|---|---|---|---|
| OBK-WOER-12 | Basic Research Chip Kit-12pk | 1キット | 1 | 12×Chip-S1, 12×Pod-1, 4×Steriflip |
| AI-BIO-CH1-12-JP | Colon Intestine Cell Pack | 1パック | 1 | Biopsy-derived human colonic organoids 1本 Primary colonic microvascular endothelial cells 1本 |
モデル概要
包括的な大腸バリアモデル
Colon Intestine-Chip にかかる機械的力は、よりin vivoに近い環境を提供します。動的な条件下では、細胞は特徴的な集団や構造に分化し、腸のバリアを形成し、微絨毛を形成します。これは、物理的刺激がほとんどなく、限られた未分化の細胞集団しか存在しな従来の細胞培養とは対照的です。
ヒト由来の高度な細胞モデル
生検由来のコロノイドと大腸内皮細胞を組み合わせることで、Colon Intestine-Chip はよりヒトに近い応答をサポートし、動物モデルにおける種差によるヒトへの応用の障壁を克服します。
in vivo に近いトランスクリプトームプロファイル
Colon Intestine-Chip トランスクリプトームプロファイルは、オルガノイドと比較してヒト大腸組織により近く、上皮細胞分化、代謝、イオン輸送に関わる遺伝子経路が有意に豊富に含まれています。
生理学的に関連した形態
Colon Intestine-Chip の機械的力は、成熟したヒト大腸組織に類似した上皮の極性化および分化を促進します。これは、成熟した表現型の重要な特徴を欠くオルガノイド単独とは異なります。
多様な上皮細胞を含む
オルガノイド由来の細胞ソースにより、Colon Intestine-Chip はin vitro の生理学を代表する細胞の多様性を捉えており、懸濁状態のオルガノイドと比較してチップ内での分化および成熟が向上しています。
関連するバリア機能
Colon Intestine-Chip は、明確に定義されたタイトジャンクションと低い透過性を持つ機能的なバリアを備えています。従来のin vitro モデルは、日常的な薬物吸収研究を超えた研究に必要な関連バリア機能を欠いています。
Colon Intestine-Chip S1 の概略図
Emulate社のColon Intestine-Chip は、オルガノイドとOrgan-on-a-Chip 技術を組み合わせることで、血管構造や機械的な力の欠如など、オルガノイドの懸濁培養における多くの制約を克服しています。Organ-on-a-Chip 技術により、腸の微小環境を再現でき、オルガノイド培養単独と比較して細胞の形態、機能、および遺伝子発現が向上します。チャネルの横にある真空チャネルにより、腸の蠕動運動を再現するための周期的な伸展を加えることができます。
Cell types & Characterizations endopoints
Cell types
Biopsy-derived human colonic organoids ＋ Primary colonic microvascular endothelial cells
Characterizations endopoints
- Transcriptomic profiling, qPCR, and immunofluorescent analysis confirming key cell types and transporters
- Barrier integrity (Papp, tight junction staining)
- Cell death (Caspase-3, STAT3)
- Pro-inflammatory cytokine release
アプリケーション： Immune Cell Recruitment
- IBD 研究は、従来のモデルが複雑なヒトの免疫応答を再現できないことにより制約を受けている。
- 炎症性腸疾患(IBD：Inflammatory Bowel Disease)は、免疫細胞の動員の調節異常によって引き起こされ、制御不能な炎症カスケードとそれに伴う有害な下流効果をもたらします。この複雑な免疫応答は、従来のin vitro モデルではその複雑さが限られているため再現が困難であり、一方で動物モデルは種差によりヒトの免疫応答を正確に予測できないことが示されています。Colon Intestine-Chip は、IBD におけるヒト免疫応答の複雑なメカニズムをこれまでにない形で観察できることで、これらの課題に対応しています。
- IBD を解析するための、唯一の大腸および炎症特異的なヒト免疫細胞動員モデルで、比類なき洞察を得ることができる
- 血管チャネルに末梢血単核球 (PBMC) を、炎症促進のプライミング刺激とともに投与することで、免疫細胞の動員およびその後の応答をヒトかつ大腸特異的に包括的に再現できます。これには、免疫細胞の血管内皮への接着と組織への移動、複雑な間質免疫シグナルネットワークの活性化、そして最終的に重要な特徴的サイトカインの放出と上皮バリアの破壊が含まれ、すべてが単一のヒト関連モデル内で再現されます。
- 免疫細胞を標的とする抗炎症薬の有効性を評価する
- Emulate 社のColon Intestine-Chip は、血管から腸管腔内組織へのPBMC の動員を標的とした薬物候補の有効性および作用機序の研究に応用できます。Emulate 社は、異なる作用機序を持つ複数の臨床的に関連する化合物を試験し、それらがPBMC の動員を阻害し、下流のエフェクター機能を低減し、PBMC によるバリア損傷を防止することを示しています。
アプリケーション：Cytokine-mediated inflammation
- 炎症のメカニズムを解明し、抗炎症薬候補の有効性を評価する
- 腸管ニッチの複雑さと炎症メカニズムの解明が不十分なため、大腸炎症に関連する疾患の新規治療薬開発は困難を伴います。Caco-2トランスウェルなどの既存のモデルは、炎症性腸疾患などの疾患に関連する主要な炎症性サイトカインの一部を発現していません。安全で効果的かつ持続的な反応をもたらす治療法が不足しているため、より良い臨床応用のために改良された前臨床モデルの必要性が高まっています。Colon Intestine-Chip は、サイトカインを介したバリア破壊のメカニズム研究を可能にすることで、このニーズへの対応に貢献します。
- 大腸バリア機能障害の主要メカニズムを再現する
- 炎症性サイトカインを投与することにより、大腸バリアの炎症を濃度、時間、ドナー依存的にモデル化できます。測定可能なアウトカムには、炎症性サイトカインの分泌、炎症性遺伝子経路の活性化、バリア機能障害、アポトーシスなどが含まれます。
- 抗炎症薬の有効性を評価
- Colon Intestine-Chip は、サイトカインを介した炎症およびバリア機能障害の予防・治療を目的とした抗炎症薬候補の有効性研究に応用可能です。市販の抗炎症薬による予防的治療は、炎症性表現型の抑制、炎症性サイトカインの放出減少、バリア損傷の阻止または遅延を示すことが確認されています。
テクニカルノート
TECHNICAL NOTE
Characterization of the Colon Intestine-Chip
＜概要＞
オルガノイド由来上皮細胞、大腸特異的血管内皮細胞、そしてOrgan-on-a-Chip 技術によって与えられる機械的刺激というユニークな組み合わせが、最も包括的な市販の大腸上皮・血管内皮インターフェースモデルを実現する仕組みをご覧ください。
アプリケーションノート
Cytokine-Mediated Inflammation in the Colon Intestine-Chip
＜概要＞
Colon Intestine-Chip を用いて、サイトカインを介したバリア炎症のメカニズムを時間・濃度・ドナー依存的に解析する方法、ならびに抗炎症治療薬の有効性を評価する方法をご紹介します。
Modeling Inflammation-Specific Immune Cell Recruitment in the Colon Intestine-Chip
＜概要＞
Emulate 社のColon Intestine-Chip は、生理的な細胞構成、形態、およびバリア機能を再現可能なヒト腸管バリアのプライマリー血管新生モデルとして開発されました。本アプリケーションでは、Colon Intestine-Chip を用いて、免疫細胞によって引き起こされるIBD の進行を従来のモデルよりもより包括的に再現しています。
参考文献
① Trust your gut: Establishing confidence in gastrointestinal models – An overview of the state of the science and contexts of use. ALTEX 41(3), 402-424(2024).
Organ Models: Intestine (Colon, Duodenum)
Application: Toxicology
＜概要＞
2023年10月に米国NIH で開催された「Trust Your Gut」ウェビナーシリーズとワークショップでは、消化管 (GIT：GastroIntestinal Tract) 関連の毒性評価に用いられる新規アプローチ法 (NAMs：New Approach Methodologies) について議論されました。NAMs は動物実験の限界を克服する可能性があり、単層細胞から三次元オルガノイドまで多様なモデルがありますが、ヒト消化管の複雑な機能を完全に再現するには課題が残っています。会議では、規制上のニーズや課題、NAMs のリスク評価への応用、全身毒性や薬物動態、GIT 毒性、アレルゲン性評価の最新状況が紹介され、これらのモデルの強みや限界、信頼性確立に向けた今後の課題が議論されました。
② Safety Profiling of Tumor-targeted T Cell-Bispecific Antibodies with Alveolus Lung- and Colon-on-Chip. OBio-protocol 13(01): e4579(2023).
Organ Model: Lung (Alveolus) & Intestine (Colon)
Application: Immunology
＜概要＞
従来の動物モデルは免疫療法の安全性評価に限界があり、ヒトの免疫応答や標的抗原の発現を十分に再現できません。従来の二次元細胞モデルも複雑な生物学的メカニズムや臓器特異的タンパク質の発現を再現できないため、より高度なモデルが求められています。Organ-on-Chip 技術は、ヒトプライマリー細胞とマイクロエンジニアリングを組み合わせることで、組織の複雑な微小環境を再現し、免疫療法薬の安全性評価に有用な新たなツールを提供します。本研究では、Colon Intestine-Chip を含む2 つのヒトOrgan-on-Chip モデルを用いて、T細胞二重特異性抗体 (TCBs：T Cell-Bispecific antibodies) の安全性評価が可能であることを示しています。
③ Combining Human Organoids and Organ-on-a-Chip Technology to Model Intestinal Region-Specific Functionality. J Vis Exp. 2022 May 5;(183).
Organ Model: Intestine (Colon and Duodenum)
Application: Model Development
＜概要＞
腸粘膜は多機能なバリアであり、その複雑な細胞間相互作用をin vitro で再現することは新薬開発に重要です。オルガノイドとOrgan-on-a-Chip 技術を組み合わせたヒト腸チップは、十二指腸と大腸の特徴を保持しつつ、上皮・内皮インターフェースを再現します。このプラットフォームは、栄養素や薬剤の輸送、腸内微生物との相互作用を研究するのに適しています。本研究では、十二指腸チップと大腸チップの作製方法、薬物代謝評価、さらにIFNγ によるバリア破壊 (リーキーガット症候群) モデルの構築と評価手法を詳述しています。
④ Human immunocompetent Organ-on-Chip platforms allow safety profiling of tumor-targeted T-cell bispecific antibodies. eLife 10e67106.(2021)
Organ Model: Intestine (Colon) and Lung
Application: Toxicology, Immunology & Inflammation, Cancer
＜概要＞
従来の医薬品安全性評価は、特に免疫系を標的とする薬剤において、人での副作用や合併症を十分に予測できないことが多いです。がん免疫療法で用いられるT細胞二重特異性抗体 (TCB：T-Cell Bispecific antibodies) は、腫瘍抗原を標的とする一方で、健康な組織にも低レベルで標的抗原が発現しているため、オンターゲット・オフターゲットのリスクがあります。本研究では、葉酸受容体1 (FOLR1：FOLate Receptor 1) や癌胎児性抗原 (CEA：CarcinoEmbryonic Antigen) を標的とするTCB のin vivo における標的発現や毒性データを活用し、ヒトの免疫機能を備えたOrgan-on-Chipモデル (Lung-Chip およびIntestine-Chip) を設計・検証しました。これらのモデルは、標的抗原の発現レベルや抗体の親和性といった重要な要因に対する感受性を持ち、TCB の標的依存的な安全性リスクを再現・予測することが可能であることが示されました。
⑤ Human Colon-on-a-Chip Enables Continuous In Vitro Analysis of Colon Mucus Layer Accumulation and Physiology. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2020;9(3):507-526.
Organ Model: Intestine (Colon)
Application: Model Development
＜概要＞
ヒト大腸の粘液層は二層構造で腸の防御に重要ですが、これを再現するin vitroモデルは限られていました。本研究では、患者由来の大腸上皮細胞を用いたColon Chip で粘液の二層構造を再現し、炎症時に増加するプロスタグランジンE2 が粘液の水和を促進し粘液量を増やすことを非侵襲的に観察しました。このモデルは大腸の粘液生理や関連疾患の研究に有用な新しいツールとなる可能性があります。
⑥ Species-specific enhancement of enterohemorrhagic E. coli pathogenesis mediated by microbiome metabolites. Microbiome 7, 43 (2019).
Organ Model: Intestine (Colon)
Application: Infectious Disease
＜概要＞
ヒトは腸管出血性大腸菌 (EHEC：EnteroHemorrhagic Escherichia Coli) 感染に対してマウスよりも感受性が高いが、その理由は不明でした。本研究では、Organ-on-Chip 技術を用いてヒト大腸上皮のEHEC 感染モデルを作成し、ヒト腸内微生物由来の特定の代謝物が感染による上皮損傷を増強することを明らかにしました。これらの代謝物は細菌の運動性に関わるフラジェリンの発現を促進し、病原性を高めます。この発見は、ヒト特有の感染感受性の一因を示すとともに、微生物産物を標的とした新たな治療法開発の基盤となります。
Webinar
Emulate BioKits: Innovative Case Studies in Disease Modeling and Immunotherapy Safety
＜概要＞
本ウェビナーでは、マサチューセッツ総合病院のポスドク研究者Emeli Chatterjee 氏と、Emulate 社のBen Swenor 氏が、査読済み論文3件のケーススタディを紹介します。これらの研究は、Organ-Chip を用いて心腎症候群、環境性腸機能障害 (EED：Environmental enteric dysfunction)、および免疫療法の安全性を調査したものです。
【ケーススタディのテーマ】
- 心腎症候群：Kidney-Chip を用いて、心腎症候群患者由来の細胞外小胞が腎障害に与える影響を調査し、疾患メカニズムや治療標的の可能性を探る。
- 免疫腫瘍学の安全性：Colon Intestine-Chip およびDuodenum Intestine-Chip を使い、T 細胞二重特異性抗体の標的外副作用を評価。
- EED：Duodenum Intestine-Chip でEED の疾患メカニズムを再現し、栄養不良の影響を健康組織と患者由来組織で比較して新たな治療標的を発見。
Accelerating Drug Development for Inflammatory Bowel Disease with Organ-Chips
＜概要＞
炎症性腸疾患 (IBD：Inflammatory Bowel Disease) は多くの患者が効果的な治療を受けられておらず、従来の前臨床モデルでは人間の複雑な腸内環境を十分に再現できないため、薬剤開発が困難です。このウェビナーでは、Emulate 社 Marianne Kanellias 氏がColon Intestine-Chip 上でIBD の炎症反応をより正確に再現し、抗炎症薬の効果を評価する新しいヒト中心のモデル構築法を紹介しています。
Modeling Inflammatory Immune Cell Recruitment and Response with the Colon Intestine-Chip
＜概要＞
Emulate 社のOrgan-on-a-Chip 技術を用いて、大腸特異的な免疫細胞の血管付着、移動、活性化、下流の効果機能を再現する方法を紹介しています。 Colon Intestine-Chip は、ヒト大腸オルガノイドと腸微小血管内皮細胞を組み合わせ、組織に適した力学的環境下で生理的なバリア機能を持つモデルです。血管チャネルに末梢血単核球 (PBMC) をサイトカインやケモカインと共に流すことで、腸特異的なPBMC の選択的な移動やIBD 関連サイトカインの分泌、炎症カスケードの開始、そして"リーキーガット"現象を再現できます。また、臨床的に重要な抗炎症IBD 治療薬の効果と作用機序もモデルで示されています。
Utilizing the Colon Intestine-Chip to Investigate Mechanisms of Gastrointestinal Disease
＜概要＞
オルガノイドはヒト腸上皮の多様性を示す一方で、構造や分子特徴の再現には限界があります。Emulate 社はオルガノイドとOrgan-on-a-Chip 技術を融合し、ヒト腸上皮のバリア機能を模倣するColon Intestine-Chip を開発。これにより、リーキーガット症候群の新たなメカニズム解明と臨床応用が期待されます。本ウェビナーでは、Emulate 社とジョンズ・ホプキンス大学医学部の専門家がこのモデルを用いた消化管疾患研究の成果を紹介します。
Poster
Inflammatory bowel disease (IBD)-specific immune cell recruitment and response can be modulated with anti-TNF-α therapies in the human Colon Intestine-Chip
＜概要＞
IBD は、複雑な炎症性疾患であり、有効な治療法は限られています。本研究の目的は以下を示すことです：
- このような複雑で免疫細胞が関与する病態が、Emulate 社のColon Intestine-Chip 上で再現可能であること
- これが抗TNF-α 抗体を含むIBD 薬剤開発を支援する新たなヒト中心のシステムとして活用できること
本ポスターで紹介するモデルは、灌流下での免疫細胞のトラフィッキングをサポートし、プライマリー細胞の共培養を用い、生理学的に関連性の高い蠕動様伸展を提供することで、in vivo の炎症エフェクター機能を再現する点で優れています。
Advanced Modeling of Inflammatory Immune Cell Recruitment and Response on Human Colon Intestine-Chip for IBD Therapeutic Development
＜概要＞
免疫細胞の組織への動員は、炎症反応において不可欠なステップです。この過程は組織や刺激に対して非常に特異的に起こるため、疾患のモデル化や治療薬のex vivo での評価に大きな課題をもたらします。Emulate 社は、高度なColon Intestine-Chip を開発し、生理的な細胞構成、形態およびバリア機能を再現できることを示しました。本研究の目的は、このシステムがIBD 様の免疫細胞応答をモデル化できるかを検証することでした。
本モデルは、灌流下での免疫細胞のトラフィッキングをサポートし、プライマリー細胞の共培養を用い、生理学的に関連性の高い蠕動様伸展を提供することで、in vivo の炎症エフェクター機能を再現する点で優れています。
Assessing the Safety Liability of T Cell Bispecific (TCB) Antibodies Using Organs-on-Chips Technology
＜概要＞
T細胞二重特異性抗体 (TCBs：T-Cell Bispecific antibodies) は、エフェクターT 細胞と標的細胞を物理的に連結して腫瘍細胞を攻撃する有望な免疫療法薬です。しかし、正常組織にも低レベルで標的が発現している場合があり、安全性リスクが懸念されます。ヒトとげっ歯類の免疫応答の違いから、TCB の安全性評価には高度なヒト細胞ベースのモデルが必要です。従来の細胞傷害アッセイは実験が容易ですが、生理的な組織構造を欠き、効果や副作用の予測精度が低いことが課題です。 本研究では、Intestine-Chip モデルが生理的に関連するTCB 濃度での免疫細胞活性化の変動を捉えられることを示しました。さらに、大腸と小腸での免疫活性化の差異を再現し、TCB による消化管毒性の部位依存性を確認しました。また、血管内から免疫細胞が腸上皮へ動員・浸潤する過程も再現し、in vivoの毒性メカニズムをより正確に捉えています。
Inflamed Intestine-Chip: Recreating the Mucosal Microenvironment to Understand the Pathogenesis of Ulcerative Colitis
＜概要＞
潰瘍性大腸炎 (UC：Ulcerative colitis) は、米国で約100 万人が罹患する一般的なIBD で、遺伝的素因を持つ人の腸内常在菌に対する免疫異常が病因とされています。近年、炎症の重症度はIL-9 の産生増加や粘膜のTH9 T 細胞の増加と関連していることが示されていますが、動物実験とヒト研究で結果が異なるため、IL-9 の役割の理解が進んでいません。これらの課題を克服するため、Organs-on-Chips 技術を用いて、生きたヒト細胞を微細に制御された環境に配置したより正確な腸のin vitro モデルを開発しました。Emulate社のIntestine-Chip は、機械的刺激、細胞外マトリックス、組織間インターフェース、免疫細胞、血液成分など、腸の重要な環境要素を再現しています。
Development of a Human Colon Intestine-Chip to Study Colonic Mucosa Development and Functionality
＜概要＞
成人男性由来のヒト生検由来大腸オルガノイドを、ヒト大腸微小血管内皮細胞 (cHIMECs：colonic Human Intestinal Microvascular Endothelial Cells) と接するColon Intestine-Chip の上部チャネルに播種しました。チップはZoë Culture Module 上で、流れや伸展を制御しながら最大10 日間培養され、Wnt3a、Noggin、Rspo1 の存在下で生理的な機械的刺激とせん断応力を受けつつ、上皮単層へと拡大します。培養5日目以降は、上部チャネルを毎日定期的に空気と栄養に曝露しました。上皮バリアの形成と機能は、タイトジャンクションタンパク質の免疫蛍光染色および3 kDaデキストランの透過性測定で評価しました。主要な上皮細胞サブタイプの相対的な存在量はqPCR と免疫蛍光で解析し、詳細なトランスクリプトーム解析はバルクRNA シークエンスで行いました。オルガノイドは浮遊状態またはチップ上の単層として、内皮細胞の有無や伸展の有無で培養し、5日目と8日目に採取して解析しました。これらの遺伝子発現データは、公開されているヒト大腸上皮細胞のRNAseq データと比較しました。また、IL-1β、TNFα、IFNγ を異なる濃度でチップの基底側に添加し、上皮バリアの耐性を評価しました。
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- 【試薬】
- 試験・研究の目的のみに使用されるものであり、「医薬品」、「食品」、「家庭用品」などとしては使用できません。
- 試験研究用以外にご使用された場合、いかなる保証も致しかねます。試験研究用以外の用途や原料にご使用希望の場合、弊社営業部門にお問合せください。
- 【医薬品原料】
- 製造専用医薬品及び医薬品添加物などを医薬品等の製造原料として製造業者向けに販売しています。製造専用医薬品(製品名に製造専用の表示があるもの)のご購入には、確認書が必要です。
- 表示している希望納入価格は「本体価格のみ」で消費税等は含まれておりません。
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