【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及生物學領域，具體涉及體外構建類器官的方法及類器官。
技術介紹
1、類器官是指將多能干細胞、成體干細胞、前體細胞或腫瘤細胞接種入基質膠內進行體外培養，通過細胞自我增殖、定向分化和譜系定型及自我組裝形成的微型器官。類器官能夠部分甚至完全還原體內器官的細胞構成和結構功能，并在長期擴增的同時保持遺傳和表型的穩定，具有對體內組織器官還原的高度組織記憶性以及強大的自我組裝能力，應用前景廣闊。
2、傳統的基質膠類器官培養方法，類器官被包埋在作為類器官生長支架的基質膠中，培養液中的營養成分通過基質膠多孔結構緩慢滲透到基質膠內部，培養基無法及時更換，類器官營養供給不足，營養成分和代謝產物交換速率較低，類器官生長速度受到限制，無法獲得大小均一、成熟度高的類器官。而體積差異又反過來使得類器官球體營養接受不均勻，進而影響類器官的仿生能力。
3、由此，培養得到厘米級、大小均一、成熟度高的類器官仍是本領域的技術難題，亟待解決。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決現有技術中存在的技術問題至少之一。為此，本專利技術提供了體外構建類器官的方法及類器官，該方法類器官生長速率快，培養周期短，得到的類器官體積突破厘米級，成熟度高，大小均一，仿生能力強，應用價值高。
2、需要聲明的是，本專利技術是基于專利技術人的下列工作而完成的：
3、為解決現有技術的不足，專利技術人提出模擬人體脈管系統物質運輸，為基質膠提供新鮮的培養基，模擬人體脈管系統大分子
4、進一步試驗結果表明，該生物反應器能為基質膠中的細胞持續提供新鮮培養基，通過形成于生物芯片中空管道上的微孔結構，實現了培養基在運輸管道和基質膠之間流動，提高了基質膠中營養成分和代謝產物的交換速率，為類器官構建提供充足的生長因子和大分子蛋白質。出乎專利技術人預料，由此得到的類器官大小均一、成熟度高，體積突破了厘米級，仿生能力強。
5、為此，在本專利技術的第一方面，本專利技術提出了一種體外構建類器官的方法。根據本專利技術的實施例，所述方法包括：將細胞與基質膠混合，得到包含細胞的基質膠；將所述包含細胞的基質膠與中空管道外表面進行接觸處理，所述包含細胞的基質膠在所述中空管道外表面上形成基質膠凝固物；將所述中空管道內注入類器官培養基，得到3d細胞培養環境，所述中空管道具有微孔結構，所述微孔結構適于所述類器官培養基流出和/或流入所述中空管道；對所述細胞進行培養，得到類器官。
6、專利技術人巧妙地在中空管道上設置了適于類器官培養基流出和/或流入的微孔結構，并使包含細胞的基質膠包覆在中空管道外表面，由此，實現了培養基在中空管道和基質膠之間流動，提高了基質膠中營養成分和代謝產物的交換速率。由此，本專利技術體外構建類器官的方法，類器官生長速度快，培養周期短，得到的類器官體積突破厘米級，成熟度高，大小均一，仿生能力強，應用價值高。
7、根據本專利技術的實施例，所述微孔結構適于所述類器官培養基中的大分子擴散出所述中空管道。由此，通過該微孔結構為類器官構建提供充足的生長因子和大分子蛋白質，進一步提高類器官生長速度和生長體積。
8、示例性地，模擬生物膜結構，可以通過控制微孔結構的孔徑大小和孔結構，控制通過微孔結構的分子類型，通過3d打印技術得到具有該微孔結構的中空管道。
9、根據本專利技術的實施例，所述中空管道不少于兩條，所述中空管道間為串聯和/或并聯關系以形成連通的網狀結構。示例性地，可以通過3d打印技術得到包含上述中空管道的網狀、立體結構，由此模擬人體脈管系統，高效輸送培養基。
10、根據本專利技術的實施例，所述基質膠凝固物中的細胞數量大于等于1×104個。專利技術人經過大量試驗獲得上述最小細胞數量，由此，利于獲得厘米級類器官。
11、根據本專利技術的實施例，所述基質膠凝固物的體積為10～1000?μl。專利技術人經過大量試驗獲得上述較佳體積，由此，利于獲得厘米級類器官。
12、可以理解的是，通過控制包含細胞的基質膠的體積，可以獲得體積確定的基質膠凝固物。
13、根據本專利技術的實施例，所述基質膠凝固物的體積為10～500?μl；優選50～200?μl。專利技術人經過大量試驗確定此較佳體積范圍，由此得到的類器官體積大、成熟度高。
14、根據本專利技術的實施例，所述基質膠凝固物的形狀為橢球狀。由此得到的類器官大小均一、成熟度高。
15、根據本專利技術的實施例，所述接觸處理包括：將所述包含細胞的基質膠通過微量注射工具滴加到所述中空管道外表面，得到所述基質膠凝固物。由此，得到包覆于中空管道外表面的基質膠凝固物，實現對基質膠凝固物體積和形狀的控制。
16、根據本專利技術的實施例，所述接觸處理的溫度為36～38℃。由此，得到的基質膠凝固物質利于細胞生長。
17、根據本專利技術的實施例，所述接觸處理的溫度為37℃。
18、根據本專利技術的實施例，所述微量注射工具包括：微量移液器、微量注射器、微量注射泵、微細導管和微流控操作儀器中的至少一種。由此，實現對基質膠凝固物體積和形狀的精準控制。
19、可以理解的是，如果采用可精準測量液體體積的微量注射工具，比如用微量移液器、微量注射器或微流控操作儀器等，每次輸送的液體體積是確定的，得到的基質膠凝固物的體積是可控的。通過對輸送液體的體積、速度、滴加角度等條件的精準控制，可實現對基質膠凝固物形狀的控制。示例性地，采用微量移液器滴加固定體積的基質膠至培養皿表面，形成的基質膠凝固物形狀為大小一致的橢球狀。
20、根據本專利技術的實施例，制備所述包含細胞的基質膠的方法包括：將單個所述細胞分散于所述類器官培養基中，得到單細胞懸液；將所述單細胞懸液進行至少一次離心處理，得到細胞沉淀；將所述細胞沉淀與所述基質膠混合，得到所述包含細胞的基質膠。由此，實現對包含細胞的基質膠的體積和細胞數量的控制，得到適于類器官培養的包含細胞的基質膠。
21、根據本專利技術的實施例，所述細胞沉淀與所述基質膠的體積比為（1～4）∶（4～10）；優選（2～5）∶（6～8）；更優選3∶7。專利技術人經過大量優化試驗，得到上述較佳體積比。
22、根據本專利技術的實施例，所述培養的溫度為36～38℃；優選37℃。由此，模擬人體環境，利于獲得仿生能力高的類器官。
23、根據本專利技術的實施例，所述培養的過程中所述類器官培養基流速為1～2?μl/min；優選1?μl/min。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種體外構建類器官的方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微孔結構適于所述類器官培養基中的大分子擴散出所述中空管道；所述中空管道不少于兩條，所述中空管道間為串聯和/或并聯關系以形成連通的網狀結構。
3.?根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基質膠凝固物中的細胞數量大于等于1×104個；所述基質膠凝固物的體積為10～500?μL；
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸處理包括：將所述包含細胞的基質膠通過微量注射工具滴加到所述中空管道外表面，得到所述基質膠凝固物；
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述類器官培養基在中空管道內的流動方向為單向流動；
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述細胞為腎臟組織細胞，所述類器官為腎臟類器官；或者所述細胞為肺癌組織細胞，所述類器官為肺癌類器官。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述類器官培養基包括：R-spondin蛋白、FGF10、EGF和Wnt-3a蛋白；
8.?根據權利要求7
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述類器官培養基進一步包括：Noggin蛋白和FGF7；
10.一種類器官，其特征在于，所述類器官是根據權利要求1～9任一項所述方法構建得到，所述類器官的直徑不小于0.5厘米。
...【技術特征摘要】
1.一種體外構建類器官的方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微孔結構適于所述類器官培養基中的大分子擴散出所述中空管道；所述中空管道不少于兩條，所述中空管道間為串聯和/或并聯關系以形成連通的網狀結構。
3.?根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基質膠凝固物中的細胞數量大于等于1×104個；所述基質膠凝固物的體積為10～500?μl；
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸處理包括：將所述包含細胞的基質膠通過微量注射工具滴加到所述中空管道外表面，得到所述基質膠凝固物；
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述類器官培養基在中空管道內的流動方向為單向流動；
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述細胞為腎臟組織細胞，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙冰，董亞騰，龔曉峰，代權輝，
申請(專利權)人：山東伯楨生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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