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什么才是类器官芯片最好的细胞来源?

发布时间:2022-10-31 13:54      浏览量:1172

“所有模型都是错误的,但其中有些是有用的”这句话最适合用来考虑器官芯片微生理系统或任何生物工程组织模型的细胞起源。没有一个细胞源是完美的,但即使是最有问题的细胞源,如果使用得当,也可以根据所提出的问题提供有用的信息。目前,有三种主要的细胞来源可以接种在器官芯片上:市售的细胞系;人类志愿者捐献的原代细胞;以及诱导多功能干细胞来源(iPS细胞)。

1、细胞系

首先,对于商业可用的细胞系,商业细胞系(来自商业公司或细胞库)应具有可靠的细胞纯度和活力,确保细胞易于培养和转染实验。这些细胞系具有明确且可靠的培养模式和相对稳定且可预测的反应模式,这有助于提高实验的重复性。

商业上可获得的细胞系是难以找到的细胞类型的优秀细胞来源,尤其是当原代和iPS细胞来源不可用时。尽管这些细胞系在性质上与人体中的原代细胞相似,但由于传代时间和培养环境的影响,细胞系的表型将与原代细胞不同。如果将此类细胞用于器官芯片接种,则应进行定期评估,以观察与原代细胞表型差异的大小。

2、原代细胞

使用人体提供的原代细胞最明显的优点是,所得细胞具有成熟的体内表型状态(遗传和功能)。从患者疾病部位获得的原代细胞可以模拟疾病相关模型,以准确反映其表型的临床差异。所得数据具有可靠的参考价值。

原始细胞但没有代表,由于供体的遗传或表观遗传差异,需要不断地从供体极性中获得供体,这将出现在你的生活中,同时,不同批次之间的相同供体差异可能很难识别和跟踪,并且对于一些原始组织,如神经细胞,甚至无法从人类供体中获得。在大多数情况下,原代细胞可用于模拟健康或病理模型,但需要特殊的培养基以确保细胞的表型功能在体外培养过程中不会丧失。此外,在使用初级细胞的在多器官芯片的系统中,对于不同细胞类型,相同的培养基可能是次优选择。

如果将原代细胞用于器官芯片接种,应尽可能遵循统一的原则。对于不同的供体,应选择具有相似特征的供体进行原代细胞采集,对于同一供体,则应选择相同的时间和组织部位进行细胞采集。

3、诱导多功能干细胞

干细胞来源于干细胞的分化源可能是解决芯片上器官细胞源问题的最佳解决方案,因为干细胞来源自健康或患者身体,可以无限传代。这些iPS提供了大量的细胞库,可以从中提取芯片上器官细胞,并可以从患者身上提取,以模拟患者自己的组织或疾病模型。

同时,在遗传疾病模拟方面,可以将干细胞基因工程化为具有遗传疾病基因的细胞系,从而可以利用这些细胞研究遗传疾病的特定突变。此外,细胞可能保留供体组织的“表观遗传记忆”,这取决于传代次数,但这种保留可能限制特定组织以靶向方式分化的能力。

然而,IPS衍生细胞的缺点包括未成熟细胞或胎儿表型(例如,心肌细胞、肾脏和肝脏),这会限制其使用。同时,与市售细胞系相比,iPS细胞的来源在方便性、提取干细胞、延长需要时间和分化(某些神经组织分化时间为9个月或更长)方面较差,并且在培养上的价格非常昂贵(约为市售细胞株的10至20倍)。

最后,成体干细胞变成类器官,然后接种在器官芯片上,器官微阵列通常只代表组织的上皮成分,而不是基质或血管系统,这也限制了它们的使用。因此,如果你想使用干细胞进行器官芯片接种,你可能需要考虑模型构建的时间和成本。然而,如果不考虑性价比,这种细胞源无疑是构建单个器官芯片病理模型的最佳选择。

随着类器官芯片的日益发展,单层细胞培养缺乏体内不同的细胞类型、空间组织和整体微环境,甚至对干细胞培养产生不利影响的弊端日益暴露。类器官芯片以微型结构为特征,高通量和高灵敏度的特点。Emulate Bio所提供的开放灵活的器官芯片平台,它已应用于许多生物学领域,如开发或疾病模型构建、药物开发、免疫反应治疗、微生物感染等。

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