
活細(xì)胞掃描分析儀MCS31在類器官研究中的應(yīng)用
2025-01-08
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類器官介紹
類器官(Organoids)指利用成體干細(xì)胞或多能干細(xì)胞進(jìn)行體外三維(3D)培養(yǎng)而形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的組織類似物。盡管,類器官并不是真正意義上的人體器官,但能在結(jié)構(gòu)和功能上模擬真實(shí)器官,能夠最大程度地模擬體內(nèi)組織結(jié)構(gòu)和功能,并能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定傳代培養(yǎng)(因此也被稱為“微型器官”)。相比傳統(tǒng)的二維培養(yǎng)模型,類器官代表著一種能夠概括整個(gè)生物體生理過程的創(chuàng)新技術(shù),具有更接近生理細(xì)胞組成和行為、更穩(wěn)定的基因組、更適合于生物轉(zhuǎn)染和高通量篩選等優(yōu)勢(shì)。而與動(dòng)物模型相比,類器官模型的操作更簡(jiǎn)單,還能用于研究疾病發(fā)生和發(fā)展等機(jī)理。因而在器官發(fā)育、精準(zhǔn)醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)、藥物篩選、基因編輯、疾病建模等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。2013年,類器官被《科學(xué)》雜志評(píng)為年度十大技術(shù)。
類器官構(gòu)建方法
(1)從原代組織產(chǎn)生
類器官可以從原代組織中產(chǎn)生,把原生組織切成小塊,再進(jìn)一步分解消化成單個(gè)細(xì)胞, 并進(jìn)行流式細(xì)胞分選以富集干細(xì)胞。類器官向所需的胚系進(jìn)行定向分化,聚集產(chǎn)生浮動(dòng)的球狀體,隨后被嵌入細(xì)胞外基質(zhì)開始類器官培養(yǎng)。
(2)3D生物打印
生物3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和生物材料的精準(zhǔn)空間排列,易于快速構(gòu)建大尺寸(厘米級(jí))含細(xì)胞外基質(zhì)的仿生組織結(jié)構(gòu)。
(3)器官芯片
微流控芯片上的人體微生理系統(tǒng),由可控的微型化生理環(huán)境組成(微生理系統(tǒng),Microphysiological systems, MPS),包含一個(gè)或多個(gè)組織特定功能的單元。其目的是在體外更準(zhǔn)確地復(fù)制人體生理學(xué),在給藥后快速獲得轉(zhuǎn)化相關(guān)性數(shù)據(jù),用于評(píng)估人體給藥效果。
活細(xì)胞掃描分析儀在類器官研究中的應(yīng)用
發(fā)育機(jī)制研究
- 實(shí)時(shí)觀測(cè)發(fā)育過程:類器官的形成是細(xì)胞增殖、分化和自組織的復(fù)雜過程,活細(xì)胞成像儀可實(shí)時(shí)觀察這一過程,如在腦類器官培養(yǎng)中,能記錄其不同時(shí)間點(diǎn)的生長(zhǎng)和折疊情況。
- 研究細(xì)胞命運(yùn)決定:通過對(duì)類器官中細(xì)胞的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀察,追蹤細(xì)胞的分裂、分化軌跡,了解細(xì)胞在發(fā)育過程中如何決定其命運(yùn),分化為不同的細(xì)胞類型。
疾病模型研究
- 模擬致病過程:可以構(gòu)建各種疾病的類器官模型,如腫瘤、神經(jīng)退行性疾病等,利用活細(xì)胞成像儀實(shí)時(shí)觀察疾病發(fā)生發(fā)展過程中細(xì)胞的異常行為,如癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移、神經(jīng)元的退行性變化等。
- 藥物篩選和評(píng)價(jià):在藥物篩選過程中,活細(xì)胞成像儀可實(shí)時(shí)觀察藥物對(duì)類器官細(xì)胞的作用效果,如細(xì)胞的增殖、凋亡情況等,快速篩選出具有潛在治療效果的藥物,并評(píng)估藥物的毒性和安全性。
細(xì)胞間相互作用研究
- 研究細(xì)胞通訊:類器官內(nèi)細(xì)胞間存在著復(fù)雜的相互作用和通訊,活細(xì)胞成像儀結(jié)合熒光標(biāo)記等技術(shù),可觀察細(xì)胞間信號(hào)分子的傳遞、細(xì)胞間的直接接觸等,了解細(xì)胞間通訊的機(jī)制和動(dòng)態(tài)過程。
- 研究免疫細(xì)胞與類器官的相互作用:在免疫相關(guān)疾病的研究中,可觀察免疫細(xì)胞如T細(xì)胞、B細(xì)胞等與類器官細(xì)胞的相互作用,包括免疫細(xì)胞的識(shí)別、攻擊和免疫調(diào)節(jié)等過程。
再生醫(yī)學(xué)研究
- 評(píng)估再生效果:在利用類器官進(jìn)行再生醫(yī)學(xué)研究時(shí),活細(xì)胞成像儀可實(shí)時(shí)觀察類器官與宿主組織的融合、整合過程,以及類器官在體內(nèi)的存活、生長(zhǎng)和功能恢復(fù)情況,評(píng)估再生治療的效果。