类器官已成为组织工程和再生医学的重要发展方向2024-01-02 08:38:30
类器官是干细胞自组织形成的三维多细胞体外培养物，常被看作微小的器官简化模型，在生长发育、疾病建模和药物开发等研究领域展现出巨大潜力，已成为组织工程和再生医学的重要发展方向。传统的类器官培养体系基于手动操作构建基质胶三维培养微环境，通过操控细胞因子等生化信号驱动干细胞增殖分化，并自组织形成类器官。然而，类器官作为新兴培养体系在诸多方面仍有待优化：（1）基质胶的批次间差异（包括物理特性和生长因子含量等的差异）直接影响了类器官培养物的批次稳定性。（2）类器官在基质胶中随机分布会引起空间密度和间距差异，从而诱导类器官表型发生不可控变异。（3）上述空间分布的随机性使类器官处于不同焦平面，从而为高精度快速成像检测带来挑战。（4）频繁的手动操作会引入人为误差，从而影响培养体系稳定性。微流控芯片技术又称“芯片实验室“。利用微纳加工手段把多因素的复杂反应体系集成到一块芯片上，在精准控制下自动完成培养、实验和分析的全过程。因此发展高通量自动化的类器官芯片，对于克服传统类器官培养体系的缺陷，实现类器官培养过程的标准化，进而加速其转化应用具有重要意义。
类器官高通量培养可以通过微井阵列、微流体液滴、微柱阵列等培养体系实现。其中，微井阵列是三维高通量类器官培养中应用最广泛的一种方法。微井阵列芯片通常由一系列形状规则的微腔（如“V”和“U”形）组成，被广泛用于高通量（＞1000个微井）均质性类器官培养的研究。在类器官培养伊始，单个微井结构可促进干细胞快速聚集，这是培养具有均匀尺寸类器官的关键步骤。微井结构将类器官培养体系有效地划分为规则的阵列，一方面提高了培养通量，另一方面提供了几何限制和微环境信号，最终引导类器官发育成熟。
出自《高通量自动化类器官芯片研究进展》作者孟繁露，韩益明，修继冬.
