基于微流控技术的动态灌注型脑类器官模型构建2025-04-25 08:52:18
Sun等融合了脑类器官和中胚层发育来的血管类器官，不仅形成了具有复杂管状血管、功能性神经血管单元的血管化脑类器官，还通过中胚层体系首次引入了对免疫刺激反应的小胶质细胞。类似地，Kong等通过将皮质类器官与血管类器官融合来开发皮质血管组合体从而在脑类器官中产生脉管系统，且小胶质细胞和星形胶质细胞表达增加。生物自组织方法通过将内皮细胞系、PSCs来源内皮细胞或血管球引入脑类器官搭建静态血管网络，3~6周可在脑类器官中形成血管分支结构，改善脑类器官内部缺氧及细胞凋亡，促进脑类器官的发育、神经发生以及功能成熟。此外，该方法可模拟神经血管早期相互作用，一定程度上重建了神经血管单元并模拟血脑屏障雏形。然而，静态血管网络依靠扩散作用进行内外物质交换，缺乏动态流体灌注可能导致长期培养过程中血管结构退化或变形。该方法依赖常规细胞培养技术，无需复杂设备，整体成本相对较低，但批次间差异较大，标准化难度高。生物学方法构建的血管化脑类器官虽具备血管网络，但仍缺乏灌注功能或更有效的管腔连通性。为解决这些问题，研究者们引入了组织工程技术构建血管化，一方面借助微流控技术实现体外血管灌注，模拟流体力学功能，另一方面采用3D打印技术构建人工血管网络，模拟人脑微血管通道。
为了在体外实现血管灌注，研究者们将微流控技术与类器官技术结合起来从而更加真实地模拟血管生长发育环境。Shaji等首次在微流控芯片上将HUVECs自组织产生的可灌注3D血管床与脑类器官共培养通过血管萌芽进行血管化，增强了脑类器官的分化和成熟，然而血管结构主要局限于类器官的最外层，共培养10d后脑类器官的血管萌芽受到抑制。类似地，Shin等利用微流控芯片通过可灌注HUVECs血管床对诱导神经干细胞衍生的球体进行血管化。
出自《血管化脑类器官的构建策略和挑战》作者:陈梦梦，胡楠，鲍双庆.
