類器官(Organoids)是一種自組織的3D細(xì)胞組織,通常來源于干細(xì)胞(多能干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞或成人干細(xì)胞),能夠模擬器官的關(guān)鍵功能、結(jié)構(gòu)和生物復(fù)雜性。類器官的培養(yǎng)方法主要包括以下幾種:
一、懸浮培養(yǎng)法
懸浮培養(yǎng)法是將干細(xì)胞培養(yǎng)于無基質(zhì)膠的培養(yǎng)基中,通過化學(xué)小分子抑制劑/激活劑、細(xì)胞因子、培養(yǎng)基添加劑等物質(zhì)作用下,通過自我組裝、自我分化、自我更新等方式形成的一種類似于人體器官的結(jié)構(gòu)。這種方法較為簡單,但可能需要較長的時(shí)間來形成穩(wěn)定的類器官結(jié)構(gòu)。
二、微流控芯片法
微流控芯片法則是將干細(xì)胞培養(yǎng)于微流控芯片中,同樣通過化學(xué)小分子抑制劑/激活劑、細(xì)胞因子、培養(yǎng)基添加劑等物質(zhì)作用下,形成類似于人體器官的結(jié)構(gòu)。微流控芯片能夠精確控制培養(yǎng)環(huán)境,如溫度、濕度、氧氣濃度等,從而提供更接近人體生理?xiàng)l件的培養(yǎng)環(huán)境。這種方法形成的類器官結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,且能夠模擬更復(fù)雜的生理過程。
三、基質(zhì)膠法
基質(zhì)膠法是一種常用的類器官培養(yǎng)方法,其步驟通常包括:
準(zhǔn)備工作:準(zhǔn)備所需的儀器設(shè)備、試劑和耗材,如CO2培養(yǎng)箱、雙人單面超凈臺(tái)、倒置顯微鏡、臺(tái)式冷凍離心機(jī)、基質(zhì)膠、細(xì)胞培養(yǎng)皿等。
組織處理:將組織樣本進(jìn)行除菌處理,然后剪碎、沉降、消化,以獲得單細(xì)胞懸液。
基質(zhì)膠重懸:將處理后的細(xì)胞懸液與基質(zhì)膠混合,形成細(xì)胞-基質(zhì)膠混合物。
鋪板與培養(yǎng):將細(xì)胞-基質(zhì)膠混合物鋪板于培養(yǎng)皿中,并添加適量的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中,需要定期觀察細(xì)胞的生長情況和形態(tài)變化,以及是否需要更換培養(yǎng)基或進(jìn)行傳代操作。
基質(zhì)膠法能夠提供良好的三維培養(yǎng)環(huán)境,促進(jìn)細(xì)胞的生長和相互作用,從而形成穩(wěn)定的類器官結(jié)構(gòu)。此外,該方法還可以根據(jù)需要進(jìn)行傳代操作,以擴(kuò)增類器官的數(shù)量。
四、其他方法
除了上述三種常用的類器官培養(yǎng)方法外,還有一些其他方法也被用于類器官的培養(yǎng),如使用超低吸附培養(yǎng)板和生物反應(yīng)器等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求和細(xì)胞類型進(jìn)行選擇。
五、注意事項(xiàng)
在類器官培養(yǎng)過程中,需要注意以下幾點(diǎn):
細(xì)胞來源選擇:選擇合適的細(xì)胞來源非常重要,因?yàn)椴煌?xì)胞類型具有不同的特征和功能。為了模擬真實(shí)器官的特性,應(yīng)選擇特異性細(xì)胞,如心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞等。
培養(yǎng)基和營養(yǎng)物質(zhì):提供適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基和營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)于細(xì)胞的生長和增殖至關(guān)重要。培養(yǎng)基應(yīng)包含必要的氨基酸、糖類、維生素、激素和生長因子等。
生長因子和信號(hào)分子:添加適當(dāng)?shù)纳L因子和信號(hào)分子可以促進(jìn)細(xì)胞分化和特定功能的表達(dá)。
環(huán)境條件控制:維持適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度和氣氛條件對(duì)于細(xì)胞的生長和培養(yǎng)非常重要。通常,溫度可以設(shè)置在37攝氏度,濕度可以保持在95%左右,并提供適當(dāng)?shù)难鯕夂投趸脊┙o。
檢測和分析:在培養(yǎng)過程中,需要對(duì)細(xì)胞的生長和功能進(jìn)行定期檢測和分析。可以使用顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)變化,使用細(xì)胞生存率和增殖率等指標(biāo)評(píng)估培養(yǎng)效果,并通過細(xì)胞特異性標(biāo)記物和功能分析方法驗(yàn)證細(xì)胞的特性。
總結(jié)
類器官的培養(yǎng)方法多種多樣,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求和細(xì)胞類型進(jìn)行選擇。在培養(yǎng)過程中,需要注意控制各種條件,以確保細(xì)胞的正常生長和類器官的穩(wěn)定形成。