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Kirkstall Quasi Vivo仿生動(dòng)態(tài)多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)用于建立血腦屏障
一）文獻(xiàn)解析
英國(guó)利茲大學(xué)醫(yī)學(xué)和健康學(xué)院，利茲心血管和代謝醫(yī)學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了一種新的動(dòng)態(tài)多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)，用于研究腦疾病中的個(gè)體血腦屏障細(xì)胞類(lèi)型和細(xì)胞毒性測(cè)試。作者詳細(xì)討論了血腦屏障（BBB）多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化過(guò)程，以及其在研究BBB功能障礙和神經(jīng)退行性疾病中的潛在應(yīng)用。
研究背景：血腦屏障（BBB）在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的生理和病理過(guò)程中扮演關(guān)鍵角色。BBB功能障礙與許多神經(jīng)退行性疾病，包括阿爾茨海默�。ˋD），有關(guān)聯(lián)。
BBB的組成：BBB由毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、包圍內(nèi)皮的周細(xì)胞以及向其延伸的星形膠質(zhì)細(xì)胞組成。
研究目的：開(kāi)發(fā)一種體外多細(xì)胞共培養(yǎng)模型，用于研究BBB中各個(gè)細(xì)胞類(lèi)型在神經(jīng)毒性中的具體作用，特別是在沒(méi)有形成屏障的情況下評(píng)估每種細(xì)胞類(lèi)型對(duì)整體反應(yīng)的貢獻(xiàn)。
實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：研究者使用了英國(guó)Kirkstall Quasi Vivo培養(yǎng)系統(tǒng)，并成功開(kāi)發(fā)了一種體外多細(xì)胞共培養(yǎng)模型，該系統(tǒng)允許在流動(dòng)條件下培養(yǎng)不同類(lèi)型的細(xì)胞，同時(shí)共享相同的培養(yǎng)基。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：研究者優(yōu)化了人類(lèi)大腦內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的培養(yǎng)條件，包括改進(jìn)的培養(yǎng)基、適當(dāng)?shù)闹Ъ芟到y(tǒng)和最佳流速。
細(xì)胞表型鑒定：通過(guò)免疫細(xì)胞化學(xué)方法確認(rèn)了人類(lèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的表型。
多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)：研究者建立了一個(gè)多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)，通過(guò)不同組合的細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)確定共培養(yǎng)的重要性以及改進(jìn)的培養(yǎng)基和流動(dòng)對(duì)細(xì)胞活性的影響。
Aβ25-35的影響：作為概念驗(yàn)證，研究者探索了Aβ25-35（AD的一個(gè)標(biāo)志物）對(duì)BBB各個(gè)細(xì)胞類(lèi)型的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：發(fā)現(xiàn)Aβ25-35對(duì)周細(xì)胞有負(fù)面影響，降低了其活性，而對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞在早期毒性階段沒(méi)有顯著影響。
結(jié)論：這種多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)可以成為未來(lái)研究CNS疾病中特定BBB細(xì)胞類(lèi)型角色以及細(xì)胞毒性測(cè)試的有價(jià)值的工具。
（二）成功開(kāi)展多細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的心得
選擇合適的細(xì)胞類(lèi)型：基于研究目的，選擇具有高度特異性和代表性的細(xì)胞類(lèi)型。
優(yōu)化培養(yǎng)基：開(kāi)發(fā)或選擇適合所有共培養(yǎng)細(xì)胞類(lèi)型的培養(yǎng)基，可能需要結(jié)合不同細(xì)胞類(lèi)型的條件培養(yǎng)基。
控制培養(yǎng)條件：使用恒溫培養(yǎng)箱和CO2控制系統(tǒng)來(lái)維持最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。
優(yōu)化接種技術(shù)：使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)（如滴涂或懸浮接種）來(lái)確保細(xì)胞均勻分布。
定期更換培養(yǎng)基：定期更換新鮮培養(yǎng)基，以提供必要的營(yíng)養(yǎng)并去除代謝廢物。
使用支架材料：選擇合適的支架材料來(lái)支持細(xì)胞附著和生長(zhǎng)。
動(dòng)態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)：使用如英國(guó)Kirkstall Quasi Vivo System這樣的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)來(lái)模擬體內(nèi)流動(dòng)條件。
監(jiān)測(cè)細(xì)胞間通訊：使用分子標(biāo)記和示蹤技術(shù)來(lái)評(píng)估細(xì)胞間的相互作用和信號(hào)傳遞。
標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)操作：確保所有實(shí)驗(yàn)步驟的一致性，包括細(xì)胞培養(yǎng)、操作和數(shù)據(jù)處理。
使用先進(jìn)的成像和分析技術(shù)：利用共聚焦顯微鏡、流式細(xì)胞儀等技術(shù)來(lái)收集數(shù)據(jù)，并使用專(zhuān)業(yè)的軟件進(jìn)行分析。
通過(guò)上述解決方案，研究者可以克服多細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中的技術(shù)挑戰(zhàn)，從而更有效地模擬和研究復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程。
參考文獻(xiàn)：Patricia Miranda-Azpiazu, Stavros Panagiotou, Gin Jose & Sikha Saha. A novel dynamic multicellular co-culture system for studying individual blood-brain barrier cell types in brain diseases and cytotoxicity testing
附： Kirkstall Quasi Vivo®仿生動(dòng)態(tài)多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)——產(chǎn)品介紹
01儀器設(shè)備的功能用途
又稱(chēng)為微流體“芯片上器官”系統(tǒng)，具有相互連接的細(xì)胞培養(yǎng)單元，為類(lèi)器官生長(zhǎng)提供更具生理相關(guān)性的體內(nèi)微環(huán)境。通過(guò)提供一種近生理的體外模型，模擬細(xì)胞微環(huán)境，具有更完整的結(jié)構(gòu)和功能，解決動(dòng)物與人類(lèi)之間的種屬差異，且可在體外模擬多種器官特異性疾病狀態(tài)，反映藥物在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和人體器官對(duì)藥物刺激的真實(shí)響應(yīng)，捕捉復(fù)雜的生理學(xué)反應(yīng)，并滿(mǎn)足高通量的要求。它是一個(gè)多室流動(dòng)系統(tǒng)，為類(lèi)器官培養(yǎng)提供了一個(gè)緊湊、易于使用的解決方案，包括2D、3D、屏障，或多器官。在疾病模型，藥物篩選和毒性測(cè)試，再生醫(yī)學(xué)和組織工程，發(fā)育生物學(xué)研究，感染與免疫研究，個(gè)性化醫(yī)學(xué)，癌癥研究等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
兼容多種細(xì)胞來(lái)源，包括原代細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）、類(lèi)器官和細(xì)胞系等，也可以引入健康細(xì)胞、患病細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞。
02性能特點(diǎn)
Quasi Vivo® 作為一種先進(jìn)的類(lèi)器官芯片培養(yǎng)系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于解決學(xué)術(shù)和工業(yè)研究人員在開(kāi)展體外和體內(nèi)研究時(shí)遇到的主要問(wèn)題，具有下列性能優(yōu)勢(shì)：
1.功能延展性強(qiáng)
可選擇氣液界面、液液界面、支架和流動(dòng)方案的多樣化培養(yǎng)方式；
允許獨(dú)立、可控的空氣、氣體或液體層流流向頂端和基底外側(cè)；
滿(mǎn)足多器官/多細(xì)胞共培養(yǎng)，細(xì)胞間的信號(hào)傳遞等實(shí)驗(yàn)要求。加速類(lèi)器官細(xì)胞分化和成熟，提高細(xì)胞活力，適合長(zhǎng)期培養(yǎng)。
2.成像友好
配備了光學(xué)窗口在頂部或底部表面，便于理想的實(shí)時(shí)高分辨率成像。
3.易于獲取樣本
直接收集樣本和獲取組織或液體樣本。
4.模擬生物力學(xué)和濃度梯度
嚴(yán)格控制多個(gè)變量，可以模擬生理特征，如血液循環(huán)，組織間液流動(dòng)態(tài)等，為細(xì)胞提供生物力學(xué)信號(hào)；可以實(shí)現(xiàn)免疫細(xì)胞共培養(yǎng)以及血管化等復(fù)雜疾病模型構(gòu)建；用于研究多種生理過(guò)程，如細(xì)胞遷移、分化、免疫反應(yīng)以及癌癥的轉(zhuǎn)移等。
5.便攜和易于操作
緊湊型模塊化腔室結(jié)構(gòu)，具有更高人體生理相關(guān)性；
占地面積小，節(jié)省空間，可兼容標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的孵化器。
03品牌制造商簡(jiǎn)介
Kirkstall Ltd.成立于2006年，是Braveheart Investment Group plc 的子公司，總部位于英國(guó)約克。Kirkstall開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的微生理系統(tǒng)的器官芯片模型Quasi Vivo®。作為器官芯片技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，Kirkstall已經(jīng)建立了牛津大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究所等著名的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的龐大用戶(hù)群，產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。
北京基爾比生物科技有限公司是Kirkstall ltd.授權(quán)在中國(guó)的唯一和獨(dú)家總代理商，全面負(fù)責(zé)Kirkstall公司旗下所有產(chǎn)品在中國(guó)的銷(xiāo)售，市場(chǎng)推廣和技術(shù)支持等事宜。
英國(guó)利茲大學(xué)醫(yī)學(xué)和健康學(xué)院，利茲心血管和代謝醫(yī)學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了一種新的動(dòng)態(tài)多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)，用于研究腦疾病中的個(gè)體血腦屏障細(xì)胞類(lèi)型和細(xì)胞毒性測(cè)試。作者詳細(xì)討論了血腦屏障（BBB）多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化過(guò)程，以及其在研究BBB功能障礙和神經(jīng)退行性疾病中的潛在應(yīng)用。
研究背景：血腦屏障（BBB）在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的生理和病理過(guò)程中扮演關(guān)鍵角色。BBB功能障礙與許多神經(jīng)退行性疾病，包括阿爾茨海默�。ˋD），有關(guān)聯(lián)。
BBB的組成：BBB由毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、包圍內(nèi)皮的周細(xì)胞以及向其延伸的星形膠質(zhì)細(xì)胞組成。
研究目的：開(kāi)發(fā)一種體外多細(xì)胞共培養(yǎng)模型，用于研究BBB中各個(gè)細(xì)胞類(lèi)型在神經(jīng)毒性中的具體作用，特別是在沒(méi)有形成屏障的情況下評(píng)估每種細(xì)胞類(lèi)型對(duì)整體反應(yīng)的貢獻(xiàn)。
實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：研究者使用了英國(guó)Kirkstall Quasi Vivo培養(yǎng)系統(tǒng)，并成功開(kāi)發(fā)了一種體外多細(xì)胞共培養(yǎng)模型，該系統(tǒng)允許在流動(dòng)條件下培養(yǎng)不同類(lèi)型的細(xì)胞，同時(shí)共享相同的培養(yǎng)基。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：研究者優(yōu)化了人類(lèi)大腦內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的培養(yǎng)條件，包括改進(jìn)的培養(yǎng)基、適當(dāng)?shù)闹Ъ芟到y(tǒng)和最佳流速。
細(xì)胞表型鑒定：通過(guò)免疫細(xì)胞化學(xué)方法確認(rèn)了人類(lèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的表型。
多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)：研究者建立了一個(gè)多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)，通過(guò)不同組合的細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)確定共培養(yǎng)的重要性以及改進(jìn)的培養(yǎng)基和流動(dòng)對(duì)細(xì)胞活性的影響。
Aβ25-35的影響：作為概念驗(yàn)證，研究者探索了Aβ25-35（AD的一個(gè)標(biāo)志物）對(duì)BBB各個(gè)細(xì)胞類(lèi)型的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：發(fā)現(xiàn)Aβ25-35對(duì)周細(xì)胞有負(fù)面影響，降低了其活性，而對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞在早期毒性階段沒(méi)有顯著影響。
結(jié)論：這種多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)可以成為未來(lái)研究CNS疾病中特定BBB細(xì)胞類(lèi)型角色以及細(xì)胞毒性測(cè)試的有價(jià)值的工具。
（二）成功開(kāi)展多細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的心得
選擇合適的細(xì)胞類(lèi)型：基于研究目的，選擇具有高度特異性和代表性的細(xì)胞類(lèi)型。
優(yōu)化培養(yǎng)基：開(kāi)發(fā)或選擇適合所有共培養(yǎng)細(xì)胞類(lèi)型的培養(yǎng)基，可能需要結(jié)合不同細(xì)胞類(lèi)型的條件培養(yǎng)基。
控制培養(yǎng)條件：使用恒溫培養(yǎng)箱和CO2控制系統(tǒng)來(lái)維持最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。
優(yōu)化接種技術(shù)：使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)（如滴涂或懸浮接種）來(lái)確保細(xì)胞均勻分布。
定期更換培養(yǎng)基：定期更換新鮮培養(yǎng)基，以提供必要的營(yíng)養(yǎng)并去除代謝廢物。
使用支架材料：選擇合適的支架材料來(lái)支持細(xì)胞附著和生長(zhǎng)。
動(dòng)態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)：使用如英國(guó)Kirkstall Quasi Vivo System這樣的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)來(lái)模擬體內(nèi)流動(dòng)條件。
監(jiān)測(cè)細(xì)胞間通訊：使用分子標(biāo)記和示蹤技術(shù)來(lái)評(píng)估細(xì)胞間的相互作用和信號(hào)傳遞。
標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)操作：確保所有實(shí)驗(yàn)步驟的一致性，包括細(xì)胞培養(yǎng)、操作和數(shù)據(jù)處理。
使用先進(jìn)的成像和分析技術(shù)：利用共聚焦顯微鏡、流式細(xì)胞儀等技術(shù)來(lái)收集數(shù)據(jù)，并使用專(zhuān)業(yè)的軟件進(jìn)行分析。
通過(guò)上述解決方案，研究者可以克服多細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中的技術(shù)挑戰(zhàn)，從而更有效地模擬和研究復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程。
參考文獻(xiàn)：Patricia Miranda-Azpiazu, Stavros Panagiotou, Gin Jose & Sikha Saha. A novel dynamic multicellular co-culture system for studying individual blood-brain barrier cell types in brain diseases and cytotoxicity testing
附： Kirkstall Quasi Vivo®仿生動(dòng)態(tài)多細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)——產(chǎn)品介紹
又稱(chēng)為微流體“芯片上器官”系統(tǒng)，具有相互連接的細(xì)胞培養(yǎng)單元，為類(lèi)器官生長(zhǎng)提供更具生理相關(guān)性的體內(nèi)微環(huán)境。通過(guò)提供一種近生理的體外模型，模擬細(xì)胞微環(huán)境，具有更完整的結(jié)構(gòu)和功能，解決動(dòng)物與人類(lèi)之間的種屬差異，且可在體外模擬多種器官特異性疾病狀態(tài)，反映藥物在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和人體器官對(duì)藥物刺激的真實(shí)響應(yīng)，捕捉復(fù)雜的生理學(xué)反應(yīng)，并滿(mǎn)足高通量的要求。它是一個(gè)多室流動(dòng)系統(tǒng)，為類(lèi)器官培養(yǎng)提供了一個(gè)緊湊、易于使用的解決方案，包括2D、3D、屏障，或多器官。在疾病模型，藥物篩選和毒性測(cè)試，再生醫(yī)學(xué)和組織工程，發(fā)育生物學(xué)研究，感染與免疫研究，個(gè)性化醫(yī)學(xué)，癌癥研究等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
兼容多種細(xì)胞來(lái)源，包括原代細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）、類(lèi)器官和細(xì)胞系等，也可以引入健康細(xì)胞、患病細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞。
02性能特點(diǎn)
Quasi Vivo® 作為一種先進(jìn)的類(lèi)器官芯片培養(yǎng)系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于解決學(xué)術(shù)和工業(yè)研究人員在開(kāi)展體外和體內(nèi)研究時(shí)遇到的主要問(wèn)題，具有下列性能優(yōu)勢(shì)：
1.功能延展性強(qiáng)
可選擇氣液界面、液液界面、支架和流動(dòng)方案的多樣化培養(yǎng)方式；
允許獨(dú)立、可控的空氣、氣體或液體層流流向頂端和基底外側(cè)；
滿(mǎn)足多器官/多細(xì)胞共培養(yǎng)，細(xì)胞間的信號(hào)傳遞等實(shí)驗(yàn)要求。加速類(lèi)器官細(xì)胞分化和成熟，提高細(xì)胞活力，適合長(zhǎng)期培養(yǎng)。
2.成像友好
配備了光學(xué)窗口在頂部或底部表面，便于理想的實(shí)時(shí)高分辨率成像。
3.易于獲取樣本
直接收集樣本和獲取組織或液體樣本。
4.模擬生物力學(xué)和濃度梯度
嚴(yán)格控制多個(gè)變量，可以模擬生理特征，如血液循環(huán)，組織間液流動(dòng)態(tài)等，為細(xì)胞提供生物力學(xué)信號(hào)；可以實(shí)現(xiàn)免疫細(xì)胞共培養(yǎng)以及血管化等復(fù)雜疾病模型構(gòu)建；用于研究多種生理過(guò)程，如細(xì)胞遷移、分化、免疫反應(yīng)以及癌癥的轉(zhuǎn)移等。
5.便攜和易于操作
緊湊型模塊化腔室結(jié)構(gòu)，具有更高人體生理相關(guān)性；
占地面積小，節(jié)省空間，可兼容標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的孵化器。
03品牌制造商簡(jiǎn)介
Kirkstall Ltd.成立于2006年，是Braveheart Investment Group plc 的子公司，總部位于英國(guó)約克。Kirkstall開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的微生理系統(tǒng)的器官芯片模型Quasi Vivo®。作為器官芯片技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，Kirkstall已經(jīng)建立了牛津大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究所等著名的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的龐大用戶(hù)群，產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。
北京基爾比生物科技有限公司是Kirkstall ltd.授權(quán)在中國(guó)的唯一和獨(dú)家總代理商，全面負(fù)責(zé)Kirkstall公司旗下所有產(chǎn)品在中國(guó)的銷(xiāo)售，市場(chǎng)推廣和技術(shù)支持等事宜。
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