前言
追溯人類醫(yī)學(xué)史，我們發(fā)現(xiàn)無數(shù)的突破都源于對人體內(nèi)部奧秘的探索。而今，科學(xué)的潮流正助力我們跨越更深層次的理解，揭示著生命的神秘面紗。讓我們一起探索類器官的神奇世界吧！

類器官是干細(xì)胞、前體細(xì)胞或分化細(xì)胞通過細(xì)胞-細(xì)胞相互作用以及細(xì)胞-基質(zhì)間的相互作用而自發(fā)組織的體外三維結(jié)構(gòu)，能夠在多個(gè)方面再現(xiàn)體內(nèi)相應(yīng)組織或器官的結(jié)構(gòu)與功能。2021年，全球16個(gè)國家的60多位專家共同明確了類器官的定義。

類器官技術(shù)極大推動了基礎(chǔ)研究進(jìn)程。傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)模型與體內(nèi)組織差異較大，而類器官不僅具備多種細(xì)胞類型，還能方便進(jìn)行基因編輯。在發(fā)育生物學(xué)研究中，類器官通過胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞定向分化，模擬器官發(fā)育過程。類器官芯片技術(shù)結(jié)合微流控和生物傳感，實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�、自動化培養(yǎng)，模擬體內(nèi)組織特性。類器官在疾病研究、藥物篩選和再生醫(yī)學(xué)中價(jià)值重大，特別是在新冠病毒研究中，通過類器官系統(tǒng)探索病毒入侵機(jī)制和藥物篩選，提供了重要的研究基礎(chǔ)。

這篇文章給我們分享了一個(gè)關(guān)于類器官整合方案的知識，讓我們一起探索一下吧：

儀器名稱與功能

儀器名稱	功能	圖片
TIGR組織無酶研磨儀	高效快速生成均一性的單細(xì)胞懸液
CASY無標(biāo)記3D細(xì)胞分析系統(tǒng)	質(zhì)控單細(xì)胞的質(zhì)量、大小、均一性，質(zhì)控類器官的大小與均一性
CEROplate96/CEROplate 384超低吸附3D細(xì)胞培養(yǎng)板（U型底）	用于培養(yǎng)液體生成聚集體進(jìn)而分化為球狀體或者類器官
CELLINK 3D生物打印機(jī)BIOX/BIOX6	3D生物打印機(jī)是一種先進(jìn)的生物制造設(shè)備，專門設(shè)計(jì)用于精確和高效地構(gòu)建復(fù)雜的3D生物結(jié)構(gòu)，包括類器官。
CELLINK個(gè)人型高精度3D生物打印機(jī)器BIO ONE	高精度的打印含有（或無）細(xì)胞結(jié)構(gòu)液滴球
CERO 3D細(xì)胞類器官培養(yǎng)系統(tǒng)	培養(yǎng)聚集體成為球狀體、類器官等
CellDynamics W8 3D細(xì)胞分析儀	精確質(zhì)控量化類器官的結(jié)構(gòu)特征
On-chip SiPS單細(xì)胞生成系統(tǒng)	自動稀釋與分配單個(gè)細(xì)胞
NETRI器官芯片	通過對器官芯片(或類器官模型)中細(xì)胞的電生理特征進(jìn)行分析，可以評估細(xì)胞的興奮性、傳導(dǎo)性和整體功能狀態(tài)，從而推斷出器官的功能狀態(tài)和潛在的異常情況

NETRI器官芯片電生理技術(shù)通過模擬人體器官的微型環(huán)境和實(shí)時(shí)監(jiān)測電活動，促進(jìn)對生理和病理過程的理解，為個(gè)體化醫(yī)療提供重要支持。

類器官的解決方案二
通過TG分離出病變組織中的細(xì)胞，培養(yǎng)成類器官，可以用于研究癌癥、遺傳性疾病和感染性疾病等的發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展。例如，利用患者腫瘤組織分離出的細(xì)胞培養(yǎng)腫瘤類器官，可以用于個(gè)體化藥物篩選和治療方案的制定。

具體步驟如下：
1. 通過TIGR組織無酶研磨儀分離出病變組織中的細(xì)胞，生成單細(xì)胞的懸液；
2. CASY來檢測分析單細(xì)胞的質(zhì)量好壞、大小尺寸、均一性、生物豐度等指標(biāo)；
3. 類器官的生成和培養(yǎng)：

方式1：
· 使用BIO ONE 3D生物分配打印機(jī)打印干細(xì)胞或其他前體細(xì)胞形成球狀體液滴，打印到CERO plate 96或者CERO plate 384低吸附板中，然后通過溫度或者離子交聯(lián)的方式使得液滴陣列固化；
· 繼續(xù)在孔板中添加誘導(dǎo)培養(yǎng)基來誘導(dǎo)類器官的生成；
· 當(dāng)聚集體的尺寸為＞300µm時(shí)，請按1:30的比例；向培養(yǎng)基中加入CERO solution1；
· 然后轉(zhuǎn)移至CERO 3D細(xì)胞類器官培養(yǎng)系統(tǒng)中加入分化培養(yǎng)基來繼續(xù)培養(yǎng)類器官；
· 期間通過CellDynamic W8來監(jiān)控類器官的均一性、質(zhì)量密度、大小尺寸，CERO可以實(shí)時(shí)監(jiān)控培養(yǎng)基的pH，我們定期更換培養(yǎng)基。

注意事項(xiàng)：
· 類器官培養(yǎng)很容易延續(xù)至一年或更長時(shí)間。
· CERO solution1 (添加1:30)的使用對類器官的尺寸、致密性和裂變/聚變比有積極的影響，根據(jù)類器官的大小，增加培養(yǎng)基的粘度可以支持長期培養(yǎng)。
· 為了自動檢測pH值，每個(gè)CEROtube至少需要30 ml的培養(yǎng)基。
· 更換培養(yǎng)基的最少的期限應(yīng)該在7到12天之間。
· 建議一周更換一次CEROtube。

方式2：
· 也可以使用CERO 3D細(xì)胞類器官培養(yǎng)系統(tǒng)來直接培養(yǎng)PSC&ESC&癌細(xì)胞形成干細(xì)胞（或者癌細(xì)胞的）聚集體；
· 類器官的誘導(dǎo)：*停止旋轉(zhuǎn)5-10min。使PSC聚集體沉降下來；*小心去除上清；*用15ml PBS （無Ca²⁺ 和 Mg²⁺）清洗1次；*去除清洗用的PBS；*加入15ml誘導(dǎo)培養(yǎng)基孵育CERO PSC誘導(dǎo)和培養(yǎng)設(shè)置如下：
 

每周更換2次或視需要而定。與2D培養(yǎng)相比，更換頻率下降。建議每周更換一次CEROtube。進(jìn)行誘導(dǎo)7 - 12天。

· 類器官的培養(yǎng)：
停止旋轉(zhuǎn)5-10min，使類器官沉降下來；小心去除上清；用15ml PBS （無Ca²⁺ 和 Mg²⁺）清洗1次；去除清洗用的PBS；按照下表加入分化培養(yǎng)液（期間通過CellDynamic W8來監(jiān)控類器官的均一性、質(zhì)量密度、大小尺寸）：

參考pH值從開始的顏色變化作為指示來更換培養(yǎng)基；停止旋轉(zhuǎn)5-10min，讓類器官沉降下來；小心去除上清，按比例添加新的培養(yǎng)液。

方式3：
使用CEROplate 96或者CEROplate 384來形成干細(xì)胞或者癌細(xì)胞的聚集體，然后剩余的步驟與方式2一致。

類器官的解決方案三
生物打印的工作流程：

BIO X/BIO X6 3D生物打印機(jī)采用擠出式打印技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)控制，在 DNA Studio 軟件的協(xié)同下，在內(nèi)置潔凈室內(nèi)使用生物墨水將含有細(xì)胞、生長因子等生物材料自動打印成與三維數(shù)字模型相符的實(shí)體模型，滿足多學(xué)科交叉的生物3D打印領(lǐng)域研究需求。

· 選擇適當(dāng)?shù)募?xì)胞類型：根據(jù)類器官的性質(zhì)和功能需求，選擇合適的細(xì)胞類型，包括基礎(chǔ)細(xì)胞、上皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞等。
· 使用CASY對于各種細(xì)胞類型進(jìn)行質(zhì)控。
· 優(yōu)化生物墨水配方：調(diào)整生物墨水的成分和比例，以提高細(xì)胞生存率和類器官結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
· 設(shè)計(jì)合適的支架結(jié)構(gòu)：不需要繁瑣的CAD建模軟件的使用。儀器附帶的DNA studio 4軟件可以設(shè)計(jì)出適合類器官生長和發(fā)育的支架結(jié)構(gòu)，包括通道、孔隙等細(xì)微構(gòu)造。
· 考慮生物相容性和功能性：在設(shè)計(jì)和打印過程中，充分考慮生物墨水和支架材料的生物相容性和功能性，以確保細(xì)胞的生長和功能發(fā)揮。
· 優(yōu)化打印參數(shù)：根據(jù)生物墨水的特性和類器官的需求，優(yōu)化BIOX/BIOX6的打印參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的打印效果和類器官結(jié)構(gòu)。
· 進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)和調(diào)試：在正式打印類器官之前，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，驗(yàn)證打印方案的可行性和穩(wěn)定性。
· 實(shí)施打印和培養(yǎng)計(jì)劃：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，使用BIOX/BIOX6進(jìn)行類器官的3D打印，并在打印完成后進(jìn)行細(xì)胞種植和培養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)類器官的生長和發(fā)育。
· 使用CellDynamic W8精確量化類器官的結(jié)構(gòu)特征（類器官的密度、大小、細(xì)胞外基質(zhì)、有無空洞和腔隙等），建立密度值與類器官生理狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)，簡化日常實(shí)驗(yàn)流程，提高實(shí)驗(yàn)效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。
· 進(jìn)行功能性評估和驗(yàn)證：對打印出的類器官進(jìn)行功能性評估和驗(yàn)證，驗(yàn)證其生物學(xué)特性和應(yīng)用潛力，為后續(xù)的研究和應(yīng)用提供支持和指導(dǎo)。

通過以上步驟和方案，可以有效地利用3D生物打印技術(shù)打印出復(fù)雜的類器官結(jié)構(gòu)，為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供新的可能性。

類器官的應(yīng)用與優(yōu)化