類(lèi)器官是在體外培養的來(lái)源于干細胞的具有自組織特性的一種三維細胞結構,是一種簡(jiǎn)單的、微觀(guān)的器官模型。
一、類(lèi)器官的分類(lèi)
表1 類(lèi)器官根據其來(lái)源的分類(lèi)
來(lái)源 | 多能干細胞 (Pluripotent stem cells,PSCs) | 成體干細胞 (Adult stem cells,ASCs) | 腫瘤類(lèi)器官 (Patient-derived organoids,PODs) | |
胚胎干細胞(Embryonic stem cells,ESCs) | 誘導多能干細胞 (Induced pluripotent stem cells,iPSCs) | |||
種類(lèi) | 如胃、肺、肝和腎等 | 包括幾乎所有消化系統的類(lèi)器官 (肝臟、胰腺、結直腸、胃、膽 囊等),以及部分非消化系統的類(lèi)器官 (前列腺、乳腺、肺等) | 乳腺癌、肺癌、前列腺癌、食管癌、胰腺癌、膀胱癌、肝癌、肺癌、宮頸癌、卵巢癌、腸癌、胃癌 |
1.多能干細胞來(lái)源的類(lèi)器官
多能干細胞具有無(wú)限自我更新并分化為幾乎所有器官特異性的細胞類(lèi)型。ESCs來(lái)源于囊胚期內細胞團的全能干細胞,但因其應用涉及到倫理問(wèn)題導致其使用受限。iPSCs類(lèi)器官的形成過(guò)程:
這些類(lèi)器官培養基北京百奧創(chuàng )新科技有限公司可以提供,產(chǎn)品如下:
2.成體干細胞來(lái)源的類(lèi)器官
成體組織干細胞ASCs通常來(lái)源于患者的活檢組織,但其分化能力有限,而且ASCs類(lèi)器官一般僅含有器官的上皮部分,缺乏基質(zhì)、神經(jīng)和血管系統,培養體系相對比較簡(jiǎn)單,比如小腸類(lèi)器官的培養:
3.腫瘤類(lèi)器官
腫瘤類(lèi)器官可保留腫瘤組織的生物學(xué)特征和異質(zhì)性,具有多次傳代后基因組保持穩定、培養周期短等優(yōu)勢,可作為腫瘤研究的理想模型。
二、類(lèi)器官的構建與培養
1.不同來(lái)源類(lèi)器官的構建
2.以腸癌類(lèi)器官為例的類(lèi)器官培養步驟:
實(shí)驗前準備
(1)15 mL無(wú)菌離心管、1.5 mL離心管、24孔細胞培養板、移液器、移液管、無(wú)菌槍頭等表面消毒后放入超凈工作臺中紫外照射30 min。
(2)提前30 min從4℃冰箱取出腸癌類(lèi)器官培養基(北京百奧創(chuàng )新科技有限公司提供)平衡至室溫,提前1 h從-20℃冰箱取出所需體積的基質(zhì)膠冰上融化。
腸癌類(lèi)器官培養
(1)將獲取的腸癌原代細胞懸液計數,根據計算好的體積吸取細胞懸液加入預冷的1.5 mL離心管中,補齊預冷的腸癌類(lèi)器官培養基至所需體積。
(2)將預冷后的細胞懸液加入等體積的基質(zhì)膠中輕輕混勻(全程冰上操作),避免氣泡,使腸癌原代細胞終濃度為5×105個(gè)細胞/毫升。然后將細胞與基質(zhì)膠的混合液按照50 μL/孔呈半球形點(diǎn)膠于24孔板。
(3)將培養板放入5%CO2、37℃培養箱終至少30 min,待基質(zhì)膠*凝固。沿孔壁每孔緩慢加入500 μL預先恢復至室溫的類(lèi)器官培養基,放置5%CO2、37℃培養箱培養。
(4)3天后鏡下觀(guān)察類(lèi)器官形成情況,粒徑大于30~50 μm即認為類(lèi)器官已經(jīng)形成。
(2)將預冷后的細胞懸液加入等體積的基質(zhì)膠中輕輕混勻(全程冰上操作),避免氣泡,使腸癌原代細胞終濃度為5×105個(gè)細胞/毫升。然后將細胞與基質(zhì)膠的混合液按照50 μL/孔呈半球形點(diǎn)膠于24孔板。
(3)將培養板放入5%CO2、37℃培養箱終至少30 min,待基質(zhì)膠*凝固。沿孔壁每孔緩慢加入500 μL預先恢復至室溫的類(lèi)器官培養基,放置5%CO2、37℃培養箱培養。
(4)3天后鏡下觀(guān)察類(lèi)器官形成情況,粒徑大于30~50 μm即認為類(lèi)器官已經(jīng)形成。
(5)每5天更換一次培養基進(jìn)行培養,持續觀(guān)察類(lèi)器官大小,鏡下觀(guān)察大部分類(lèi)器官大小均大于30~50 μm且大小不再增大即可收集類(lèi)器官進(jìn)行后續實(shí)驗。
腸癌類(lèi)器官收集
(1)棄培養基,每孔加入200 μL基質(zhì)膠解離試劑,室溫放置1 min,輕輕吹打混勻,收集至15 mL離心管中。
(2)50 rpm恒溫震蕩解離10-20 min,解離之后1500 rpm離心3 min,輕吸去上清,待用。
腸癌類(lèi)器官傳代
(1)收集的類(lèi)器官,加入適量的消化酶,37℃,200 rpm消化(具體時(shí)間根據類(lèi)器官大小和數量決定,以肉眼可見(jiàn)顆粒明顯減小一半為準,可中間取消化的類(lèi)器官顯微鏡觀(guān)察,類(lèi)器官消化至3~10個(gè)細胞集合體理想)。
(2)消化*后1500 rpm離心3 min,棄上清,使用清洗液重懸后1500 rpm離心3 min;加入預冷的腸癌類(lèi)器官培養基進(jìn)行重懸,計數,按照培養步驟操作繼續培養。
三、不同種類(lèi)類(lèi)器官形貌圖
(a)小腸類(lèi)器官.(b)結腸類(lèi)器官.(c)食管類(lèi)器官.(d)胃類(lèi)器官.(e)肝臟類(lèi)器官.
(f)胰腺類(lèi)器官.(g)肺類(lèi)器官.(h)乳腺類(lèi)器官.(i)腎類(lèi)器官.(j)腦類(lèi)器官.
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