2.1 類器官技術(shù)的出現(xiàn)

類器官技術(shù)是生物醫(yī)學領(lǐng)域的重大突破，它使用干細胞或組織細胞在體外培養(yǎng)形成具有一定組織結(jié)構(gòu)和功能的微型器官模型，能夠模擬器官的發(fā)育、生理和病理過程。自2009年shou ci 成功培育出腸道類器官以來，該技術(shù)在多個器官系統(tǒng)的研究中取得了顯著進展。

2.2 血管化腦類器官的構(gòu)建策略

2.3 類器官技術(shù)的應用

2.3.1 藥物研發(fā)：血管化腦類器官在一定程度上再現(xiàn)了血腦屏障（BBB）的結(jié)構(gòu)與功能，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物研發(fā)提供了新平臺，更準確地反映藥物在腦部的作用機制。

2.3.2 疾病機制探究：類器官模型模擬人體組織三維結(jié)構(gòu)及細胞間復雜相互作用，為深入探究疾病發(fā)病機制提供了du te 優(yōu)勢。

2.3.3 疾病治療新策略：腦organoids yi zhi在缺血性卒中治療中展現(xiàn)出潛力，可顯著減小腦梗死體積，改善神經(jīng)功能。

2.4. 面臨的挑戰(zhàn)

2.4.1 倫理問題和安全性評估：涉及人類干細胞和基因編輯技術(shù)的倫理問題，以及organoids yi zhi后的免疫反應、腫瘤發(fā)生風險等安全性問題。

2.4.2 技術(shù)實現(xiàn)方面：體外類器官模型難以wan quan再現(xiàn)體內(nèi)復雜的生理環(huán)境和血液動力學，且長期培養(yǎng)時如何維持功能穩(wěn)定仍是難題。體內(nèi)移植模型的血管成分源自鼠類，限制了其在人體的臨床應用。

Kirkstall Quasi Vivo 3D類器官串聯(lián)芯片共培養(yǎng)系統(tǒng)，它通過在類器官芯片上集成多個模擬不同器官的微環(huán)境，實現(xiàn)不同類器官模擬物之間的相互作用和信號傳遞。這種系統(tǒng)能夠模擬體內(nèi)復雜的生理過程，包括藥物代謝、毒性反應以及疾病進展。

3.1 細胞來源與質(zhì)量

選擇合適的細胞類型：人誘導多能干細胞（hiPSCs）因可定向分化，是共培養(yǎng)理想來源。如hiPSCs可分化為腦類器官和內(nèi)皮細胞，保證細胞特異性和功能性。

確保細胞質(zhì)量：細胞需無污染、活性高、遺傳穩(wěn)定性好，以保障共培養(yǎng)順利啟動。

3.2 培養(yǎng)基成分優(yōu)化

添加必要的生長因子和細胞因子：在培養(yǎng)基中添加血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、成纖維細胞生長因子2（FGF2）等生長因子，可促進內(nèi)皮細胞增殖、遷移和管狀結(jié)構(gòu)形成。例如，VEGF能與內(nèi)皮細胞表面的受體結(jié)合，激活下游信號通路，促進內(nèi)皮細胞生長和血管生成。

調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)成分：在培養(yǎng)基中添加Matrigel基質(zhì)膠等細胞外基質(zhì)成分，為細胞提供附著和生長的三維支架，模擬體內(nèi)細胞外環(huán)境，促進細胞間的相互作用和組織形成。

維持合適的營養(yǎng)和氧氣濃度：保證培養(yǎng)基中有充足的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，滿足內(nèi)皮細胞和腦類器官的代謝需求，避免因營養(yǎng)或氧氣不足影響細胞生長和功能。

3.3 細胞密度與比例調(diào)控

優(yōu)化細胞接種密度：合理確定內(nèi)皮細胞和腦類器官的接種密度，避免因密度過高或過低影響細胞生長、分化和相互作用。例如，密度過高會導致細胞競爭營養(yǎng)和空間，而密度過低則可能影響細胞間的信號傳導。

調(diào)整細胞比例：根據(jù)研究目標和模型需求，精確調(diào)控內(nèi)皮細胞與腦類器官細胞的比例。如在研究血管生成時，適當增加內(nèi)皮細胞比例以促進血管形成；在研究神經(jīng)血管相互作用時，注重細胞間的平衡。

3.4 細胞貼壁與預培養(yǎng)

促進細胞貼壁：在共培養(yǎng)前，處理培養(yǎng)皿或培養(yǎng)支架以增強內(nèi)皮細胞和腦類器官的貼附性，如用細胞外基質(zhì)成分或聚-D-賴氨酸等涂層，為細胞提供附著位點，確保其穩(wěn)定貼壁生長。

預培養(yǎng)細胞：對內(nèi)皮細胞和腦類器官分別進行預培養(yǎng)，使細胞適應培養(yǎng)環(huán)境并達到良好生長狀態(tài)，預培養(yǎng)過程中可去除死細胞和雜質(zhì)，降低共培養(yǎng)污染風險。

3.5 細胞間相互作用與信號傳導

促進細胞間直接接觸：在共培養(yǎng)體系中，允許內(nèi)皮細胞和腦類器官細胞間直接接觸，以便通過細胞表面分子和信號通路相互作用，如Notch信號通路等，促進細胞分化和組織形成。

調(diào)節(jié)細胞間信號傳導：在共培養(yǎng)體系中添加或抑制特定信號分子，調(diào)節(jié)細胞間信號傳導，如Wnt信號通路激活劑可促進內(nèi)皮細胞和神經(jīng)細胞相互作用，而抑制某些可能干擾相互作用的信號通路。

3.6 培養(yǎng)條件的動態(tài)優(yōu)化

實時監(jiān)測與調(diào)整：共培養(yǎng)過程中，實時監(jiān)測細胞生長狀態(tài)、形態(tài)變化和功能表現(xiàn)，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整培養(yǎng)條件。例如，通過調(diào)整培養(yǎng)基成分、細胞密度或培養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，以維持細胞的最佳生長狀態(tài)。

逐步誘導與分階段培養(yǎng)：根據(jù)細胞的生長和分化特點，將共培養(yǎng)過程分為多個階段，逐步誘導細胞的相互作用和組織形成。在不同階段，調(diào)整培養(yǎng)條件以滿足細胞的特定需求，如在早期階段注重細胞的增殖和遷移，在后期階段則更關(guān)注細胞的分化和功能成熟。

在開篇原文中，協(xié)和與首醫(yī)科研團隊提出，結(jié)合基因編輯、微流控技術(shù)及高通量3D打印等前沿手段，有望進一步提升類器官模型的精確性和功能性，推動精準醫(yī)療的發(fā)展，并逐步實現(xiàn)從實驗室到臨床的轉(zhuǎn)化，為腦血管疾病的診療帶來突破。

公司主營產(chǎn)品：

Kilby 3D-clinostat 旋轉(zhuǎn)細胞培養(yǎng)儀（Rotary Cell Culture System, RCCS），

Kilby 微/超重力三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)，

3D回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，隨機定位儀，

類器官芯片搖擺灌注儀，

Kirkstall 類器官串聯(lián)芯片灌流仿生構(gòu)建系統(tǒng)