3D-EXplore
ヒトがん組織のEx vivo腫瘍モデル
- 完全な腫瘍微小環境（TME）：がん細胞、免疫細胞、細胞外マトリックスなどを含め、各腫瘍組織独自のTMEを完全な状態で保持。 化学的な処理、細胞の分離・増殖・再形成等は含まない
- 安定性：腫瘍モデルの細胞構成は、5日間の培養中に変化しない
- 再現性：新規薬物の評価におけるがん組織不均一性の問題を解決し、バラつきの少ない結果を提供
- 臨床への関連性：3D-EXploreのデータは、臨床の治療応答率を反映
- 効率性：各腫瘍に対して、10種類以上の実験条件や薬剤の組み合わせの設定が可能
- 幅広い解析技術：ハイコンテンツ共焦点顕微鏡、シングルセルトランスクリプトームやプロテオミクスなどの最先端分析技術も提供
19のがん種について、3D-EXploreモデルが確立済みです。新規モデルは継続的に追加しておりますので、ご希望のがん種が載っていない場合はお問い合わせください。
技術情報
1: 倫理的手続きを経て得られた新鮮な腫瘍組織はNilogen社の施設に輸送されます。 2: 組織は機械的に約9,000個に断片化されます。化学的な処理、細胞の分離・増殖・再形成等は一切ありません。「チューモロイド」と呼ばれる一個一個の組織断片は、同じサイズ（直径約150μM）と形状を持ち、元の腫瘍の完全なTMEを含んでいます。 3: チューモロイドは均一な混合物としてプールされ、ウェルプレートに均等に分注されます。 4: 元の腫瘍の不均一性を反映するように、各ウェルには約400個のチューモロイドが分注されます。フローサイトメトリーによりがん細胞の含有量や生存率などのQC項目を測定します。この段階で、お客様が指定するマーカーを基準に、腫瘍組織を選択することができます。最大5日間の培養後、研究計画に従ってチューモロイドおよび培地の分析を行います。
チューモロイド内には、組織構造および細胞間の相互作用が保持されています
A: 蛍光標識されたチューモロイドの共焦点顕微鏡画像。B: H＆Eで染色された培養3日後のチューモロイド。 元の腫瘍に見られる全細胞種と組織構造が保持されています。組織構造の保持により、in vivoで見られる細胞間および細胞-ECMの相互作用が維持されることが重要なポイントです。ここにはデータを示しませんが、フローサイトメトリー分析により、すべての腫瘍細胞種が存在し、それらの組成が5日間の培養中、安定していることを確認しています。
3D-EXploreの紹介動画
次の動画は3D-EXploreの要点を説明します。
サンプルデータ
1. 免疫細胞の保持
3D-EXploreにおいてがん患者由来チューモロイドの免疫細胞組成は、最長7日間の培養中、一定に保たれています。 上記の図は、7日間培養したチューモロイドにおけるT細胞（CD3 +）、ヘルパーT細胞（CD45 + CD3 + CD4 +）、および細胞傷害性T細胞（CD45 + CD3 + CD8 +）のフローサイトメトリーによる定量値を示しています。 この培養期間中、他の免疫細胞種類も同様に安定していることが確認されています。 なお、3D-EXploreの標準培養期間は5日間です。
2. 抗体医薬品の浸透性と腫瘍細胞の死滅
セツキシマブ（Cetuximab）がチューモロイドに浸透し腫瘍細胞を死滅する能力について評価しました。 チューモロイドは、5日間の培養中、pHrodo標識セツキシマブまたはコントロールとしてpHrodoのみで処置されました。 pHrodoは、リゾチームのように酸性環境で蛍光を発する色素です。パネルA〜D：5日間培養後、ハイコンテンツ共焦点顕微鏡で分析しました。A：DAPIで染色された核。 B：pHrodo蛍光は、セツキシマブがチューモロイドの細胞内に浸透したことを示しました。 C、D：チューモロイド内の生細胞および死細胞を染色すると、セツキシマブ処置により、腫瘍細胞死の割合が高くなることが分かります。E: 一個のチューモロイドに対するセツキシマブの浸透分配データ。
3. CAR-T細胞の浸透性と腫瘍細胞の死滅
CAR-T細胞が、患者由来のチューモロイドに浸透し腫瘍細胞死を引き起こす能力について評価しました。 パネルA～D： 5日間培養後、ハイコンテンツ共焦点顕微鏡で分析しました。 A：DAPI染色で可視化された核。 BおよびC：チューモロイド内の生細胞および死細胞を分析すると、CAR-T細胞がコントロール（未処理のチューモロイド）と比較して高い割合で腫瘍細胞を死滅させたことが分かりました。 D：マージ画像。 E：3人の異なる患者に由来するチューモロイドについて、共焦点顕微鏡によりCAR-T細胞の浸透を定量しました。 各腫瘍ごとに固有の間質組成があるため、腫瘍微小環境の不均一性が、浸透の有効性に影響を及ぼします。
4. 腫瘍の免疫細胞等に対するキイトルーダ®（Pembrolizumab）の影響
一人の患者のチューモロイドにキイトルーダ®（Pembrolizumab）を処置したデータです。 コントロールとして未処置の同一患者由来チューモロイドを使用しました。 培養5日後、特定の免疫細胞や免疫性因子に対するキイトルーダ®を介した効果を評価しました。 T細胞：フローサイトメトリーデータは、CD45 + CD3 +細胞の数に対するキイトルーダ®の影響を示しませんでした。 PD-1受容体の占有率：フローサイトメトリーの結果は、キイトルーダ®が腫瘍細胞上のPD-1受容体のほぼ70％に結合していることを示しました。 グランザイムB：チューモロイドにおけるグランザイムBの発現は、キイトルーダの処置で、ほぼ2倍になったことがフローサイトメトリー分析により明らかになりました。 サイトカイン：培養上清中のサイトカインタンパク質を定量し、キイトルーダ処理によりIFN-γおよびTNF-αの分泌が約20倍増加したことが示されました。 このように、3D-EXploreは治療用分子の生物学的活性に関する多面的な情報を得ることが可能です。
受託研究サービス
3D-EXploreは受託研究サービスとして提供しています。 各プロジェクトはNilogen社のCLIA認定施設で実施され、お客様の目的に合わせてカスタマイズしています。試験計画に関するアドバイスやデータの解釈について、専門研究者によるサポートも提供しています。試験の終了時に、解釈された結果を含む報告書を提出しております。詳細については、当社までお問い合わせください。
文献
| 基本情報 | |||
| 発表年 | 分類 | タイトル | |
| 2021 | パフレット | 3D-EXplore技術の概要（日本語） | 閲覧 |
| 2021 | Application note | STING: rational drug combinations development (May 11th, 2021) | 閲覧 |
| 2021 | Application note | Studying the Mechanism of Action of Tumor Immune Cells (May 10th, 2021) | 閲覧 |
| 2021 | White paper | Benefits of Tumoroids for Oncology R&D (May 10th, 2021) | 閲覧 |
| ポスター | ||||
| 発表年 | がん種 | 薬物等 | タイトル | |
| 2022 | NSCLC | Nivolumab | Interrogation of the Tumor Immune Microenvironment and ex vivo Profiling of PD-1 Blockade using the 3D-EXplore ex vivo Platform of Fresh Patient Tumor Tissue (SITC, 8th Nov 2022) |
依頼 |
| 2022 | RCC | STING agonist | Characterization of the Spatial Distribution of Tumor and Resident Immune Cell Populations in a 3D-EXplore Human Tumoroid Model and Assessment of Response to Immunotherapeutics (SITC, 8th Nov 2022) | 依頼 |
| 2021 | NSCLC | Epacadostat | Inhibition of IDO activity by epacadostat (INCB024360) activates tumor infiltrating lymphocytes in a patient-derived 3D ex vivo system of lung cancer and alleviates stromal immunosuppression (SITC, 10th May, 2021) | 閲覧 |
| 2021 | NSCLC | Nivolumab Urelumab |
Impact of combined blockade of PD1 and activation of CD137 on tumor infiltration and tumor cell killing efficacy of TILs in an ex vivo autologous 3D tumoroid model of NSCLC patient samples (SITC, 10th May, 2021) | 閲覧 |
| 2021 | CRC | FAK inhibitors ACT (CAR-T) |
Employing 3D-EXplore platform to assess the ability of stromal targeting agents to improve penetration and efficacy of cell therapy (AACR, 19th March, 2021) | 依頼 |
| 2021 | RCC | TKIs | An ex vivo 3D tumoroid model of fresh patient tissue (3D-EX) to assess the efficacy of anti-angiogenic compounds in renal cell carcinoma (AACR, 19th March, 2021) | 依頼 |
| 2021 | RCC | STING agonist 41BB agonist Nivolumab |
Monitoring the impact of IL15 in combination with STING agonists and nivolumab on activation and proliferation of tumor resident immune cells in 3D-EX platform of intact patient tumoroids (AACR, 19th March, 2021) | 依頼 |
| 2020 | RCC | ACT (CAR-T) | An ex vivo tumoroid model of fresh patient tumors (3D-ACTSM) to assess efficacy of cellular therapy in immuno-oncology (SITC, Oct 21, 2020) | 閲覧 動画 |
| 2020 | NSCLC | Cetuximab | Determining the efficacy of ADCC by the 3D-EXSM ex vivo platform utilizing tumoroids of fresh patient tumor samples with intact tumor microenvironment (SITC, Oct 21, 2020) | 閲覧 動画 |
| 2020 | CRC | Cetuximab | Evaluating the effectiveness of targeting ADC therapy in a patient-derived ex vivo tumoroid model, 3D-EX, for quantitative tumor cell killing (SITC, Oct 21, 2020) | 閲覧 動画 |
| 2020 | RCC CRC |
STING agonist ACT (TILs) Nivolumab |
Assessing the impact of cGAS-STING pathway activation on adoptive cell therapy using a patient-derived 3D ex vivo tumor organoid model (EORTC, Oct 21, 2020) | 閲覧 |
| 2020 | NSCLC | ACT (TILs) | A novel ex vivo 3D tumor organoid model of fresh patient tumors (3D-ACT) to assess efficacy of cellular therapy in immune-oncology (EORTC, June 22, 2020) | 閲覧 |
| 2020 | Bladder CRC RCC |
STING agonists Nivolumab |
Employing ex vivo 3D-ScreenSM technology for the development of rational combinations of immune-oncology drugs in tumor organoids of fresh patient tissue (EORTC, June 22, 2020) | 閲覧 |
| 2020 | RCC | Nivolumab | Optimization of checkpoint inhibitor-TKI combinations in renal cell carcinoma using an ex vivo 3D tumor organoid model of fresh patient tissue with intact TME (EORTC, June 22, 2020) | 閲覧 |
| 2019 | NSCLC | Pembrolizumab | Leveraging Artificial Intelligence to Advance Immuno-oncology Drug Development Using Functional Ex Vivo 3D-tumor Organoid Platforms of Fresh Patient Samples (SITC, Nov 13th, 2019) | 閲覧 |
| 2019 | CRC | Nivolumab | Functional 3D-plEX Quantitative Multiplex Immunofluorescence Platform to Assess Immuno-oncology Drug Impact on Tumor Microenvironment in Ex Vivo Treated Intact 3D-tumor Organoids of Fresh Patient Tumor Tissue (SITC, Nov 13th, 2019) | 閲覧 |
| 2019 | NSCLC | ACT (TILs) | A Patient-driven Ex Vivo 3D Tumor Organoid Model to Assess Efficacy of Tumor Infiltrating T-cell Adoptive Cell Therapy (SITC, Nov 13th, 2019) | 閲覧 |
| 2019 | NSCLC | Pembrolizumab Atezolizumab |
Impact of CDK4/6 inhibition on tumor immune microenvironment and immunomodulatory effects PD-L1 blockade in a physiologically relevant 3D-tumoroid model of fresh patient tumor tissue ex vivo (SITC, Apr 24, 2019) | 閲覧 |
| 2019 | NSCLC | Pembrolizumab Atezolizumab |
A high-content imaging platform for quantitative assessment of immunogenic tumor cell killing and T cell proliferation in 3D tumoroids of fresh patient tumor samples (AACR, Mar 31, 2019) | 閲覧 |
| 2019 | NSCLC | Pembrolizumab | The importance of intact tumor immune microenvironment in unpropagated 3D fresh patient tumoroids in immune-oncology drug testing for immunogenic tumor cell death and T-cell activation (AACR, Mar 31, 2019) | 閲覧 |
| 2018 | NSCLC | Pembrolizumab | Innovative combinatorial approach to characterize the immune landscape and analyze the tumor response after anti-PD-1 blockade in a 3D ex vivo tumoroid system of non-small cell lung cancer (SITC, Nov 11, 2018) | 閲覧 |
| 2018 | NSCLC | Pembrolizumab | A novel high-throughput high-content real time imaging platform to assess immunogenic cell killing activity of immunotherapeutic agents using patient-derived tumor samples (SITC, Nov 11, 2018) | 閲覧 |
| 2018 | HNSCC | Pembrolizumab | Integrated Comprehensive Analysis of Immune Cell subsets and Assessment of Keytruda Response in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma, Urothelial Cell Carcinoma, and Renal Cell Carcinoma Ex-vivo (AACR, Apr 18, 2018) | 閲覧 |
| 2018 | NSCLC | Pembrolizumab | Characterization of the Immune Landscape and Analysis of Tumor Response After Anti-PD-1 Blockade in a 3D Ex-Vivo System of Non-Small Cell Lung Cancer (AACR, Apr 18, 2018) | 閲覧 |
| 2017 | NSCLC | Pembrolizumab | A novel 3D ex vivo platform of fresh patient tumor tissue with intact tumor microenvironment for immune-oncology drug development and biomarker discovery (SITC, Nov 1, 2017) | 閲覧 |