DefiniGEN - SARS-CoV-2 ヒト小腸オルガノイドにおけるACE2, TMPRSS2酵素発現の確認

#DefiniGEN は、自社主力製品であるDef-INTESTINAL (iPS細胞由来小腸オルガノイド) が、コロナウイルス (SARS-CoV-2) の上皮への感染研究に有効であるデータを掲載しました。ウイルスの感染に必要な酵素ACE2と、スパイクタンパクを切断し宿主細胞との膜融合を促進する酵素TMPRSS2が有意に発現するため、感染のメカニズムを研究する細胞材料としての活用が可能です。

#sarscov2 #covid19 #coronavirus


小腸オルガノイド (Def-INTESTINAL)

SARS-CoV-2は主に呼吸器系を標的としていますが、腸上皮内でも感染して増殖することが研究により示されています。IPSC由来のオルガノイドは、in vivoの腸上皮によく似た特性を示すため、ウイルスを研究するための貴重な代理モデルになります。

DefiniGEN iPSC由来の腸のオルガノイドは、人間の腸をモデル化するための独自のin vitroシステムを提供します。オルガノイドは分極した上皮を表示し、杯細胞、パネート細胞、腸細胞、LRG5 +幹細胞、腸内分泌細胞など、in vivoで一次腸上皮バリア通常存在する細胞タイプの混合物を抱えています。オルガノイドは分極し、陰窩構造を形成し、頂端表面で絨毛を成長させ、初代ヒト腸組織と同様の方法で粘液を分泌することが示されています。


いくつかの研究では、宿主細胞におけるアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)の発現がSARS-CoV-2の認識と感染に必要であることを証明しています(1,2)。TMPRSS2などの膜プロテアーゼの活性は、コロナウイルスのスパイクタンパク質を切断し、宿主細胞との膜融合を促進します(3)。ヒトの腸は、ACE2とTMPRSS2の両方が高発現している数少ないヒト組織の1つです(4)したがって、Covid19とSARS-CoV-2感染のメカニズムを研究するのに適しています。

アンジオテンシン変換酵素2ACE2

図1. SARS-CoV-2感染に必要な主要タンパク質であるACE2のDef-INT細胞における遺伝子発現。

膜貫通セリンプロテアーゼ2TMPRSS2



図2. SARS-CoV-2感染に必要な主要タンパク質であるTMPRSS2のDef-INT細胞における遺伝子発現。


患者由来のオルガノイドモデル

Covid19に深刻な反応を示す患者では、民族の違いが主要な要因であるという証拠が増えています。私たちは、多様な民族プロファイルを持つ多くの異なるドナーを使用して、集団研究をサポートできるさまざまな患者由来の腸モデルを生成するためのプラットフォームを持っています。

DefiniGENの分化プラットフォームは、多様な範囲の患者から腸のオルガノイドを正常に生成できるように最適化されています。患者の皮膚線維芽細胞またはPBMCは、最初にiPSCに再プログラムされ、次に分化されて、元の患者の遺伝学を運ぶ成熟した腸のオルガノイドが生成され、そのドナーに固有の腸モデルが現れます。

研究により、iPSCを介して内胚葉性ヒト細胞を生成する能力にドナー間で大きな違いがあることがわかりましたが、DefiniGENのプラットフォームは、良質の成熟した生物学的に代表的なオルガノイドの生成において、はるかに高い成功率を提供します。下流の細胞生産に最適な条件を確立するために、多数の分化パラメーターを小規模で滴定します。これにより、正常な分化における通常の不均一性を制御し、再現可能な成功を収めた患者の多様なコホートで作業することができます。 このプラットフォームは、SARS-CoV2感染に対する腸内の複数の患者の生物学的反応の構造研究に役立ちます



Publications


  1. Hoffmann et al., SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor, Cell (2020), https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.052

  2. Wang et al., Structural and Functional Basis of SARS-CoV-2 Entry by Using Human ACE2, Cell (2020), https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.045

  3. Tang, T., Bidon, M., Jaimes, J.A., Whittaker, G.R., Daniel, S., Coronavirus membrane fusion mechanism offers as a potential target for antiviral development, Antiviral Research, https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104792

  4. Sungnak, W., Huang, N., Bécavin, C. et al. SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nat Med 26, 681–687 (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0868-6