Kirkstall Quasi Vivo類器官串聯(lián)芯片系統(tǒng)2025最新發(fā)表文章

神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）主要位于SVZ和顆粒下區(qū)（SGZ），SVZ神經(jīng)干細(xì)胞生態(tài)位（NSCN）是調(diào)節(jié)NSC自我更新和分化的關(guān)鍵微環(huán)境。由于動(dòng)物研究的局限性和SVZ組織的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)SVZ的理解仍不完整。

2025年5月23日，比利時(shí)魯汶大學(xué)（KU Leuven）/希臘亞里士多德大學(xué)（Aristotle University of Thessaloniki,）研究人員使用英國Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯(lián)芯片動(dòng)態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)，發(fā)表“A 3D SVZonChip Model for In Vitro Mimicry of the Subventricular Zone Neural Stem Cell Niche”。在本文中，英國Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯(lián)芯片動(dòng)態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)，用于體外模擬腦室下區(qū)（SVZ）神經(jīng)干細(xì)胞生態(tài)位的三維SVZonChip模型。該模型旨在減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)依賴，深入研究SVZ相關(guān)疾病，并推動(dòng)轉(zhuǎn)化研究及個(gè)性化醫(yī)療發(fā)展。

Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯(lián)芯片動(dòng)態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)

（一）模型構(gòu)建

- 靜態(tài)3D類器官模型：將小鼠來源的室管膜細(xì)胞（ECs）、徑向膠質(zhì)細(xì)胞（RGCs）、星形膠質(zhì)細(xì)胞和NSCs整合到區(qū)域特異性去細(xì)胞化細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中，以模仿SVZ的微環(huán)境。

- Kirkstall Quasi Vivo動(dòng)態(tài)微流控培養(yǎng)系統(tǒng)：模擬腦脊液（CSF）的流動(dòng)，將靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)培養(yǎng)條件相結(jié)合，增強(qiáng)生理相關(guān)性。

(二)實(shí)驗(yàn)方法

2.1 去細(xì)胞化處理：使用1%十二烷基硫酸鈉（SDS）處理牛SVZ組織5天，去除細(xì)胞成分，保留ECM結(jié)構(gòu)。

2.2 細(xì)胞培養(yǎng)：從小鼠SVZ分離RGCs，并在特定培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)和分化。

2.3 免疫細(xì)胞化學(xué)：使用特異性抗體分析pRGC和EC蛋白的表達(dá)。

2.4組織學(xué)和免疫組化：對(duì)小鼠大腦、3D類器官模型和去細(xì)胞化svzECM進(jìn)行組織學(xué)分析和免疫熒光染色。

（三）關(guān)鍵結(jié)果

H&E染色證實(shí)去細(xì)胞化成功，ECM結(jié)構(gòu)完整。MTT實(shí)驗(yàn)顯示pRGCs在svzECM中增殖良好，免疫熒光圖像顯示細(xì)胞在水凝膠基質(zhì)中的3D排列。通過LC–MS鑒定出31種不同的ECM蛋白，包括膠原蛋白、層粘連蛋白等。SEM顯示svzECM水凝膠具有均勻交錯(cuò)的膠原纖維結(jié)構(gòu)，流變學(xué)分析表明其具有黏彈性固體特性。動(dòng)態(tài)模型中ECs的cilia形成較靜態(tài)條件更顯著，表明剪切應(yīng)力促進(jìn)cilia生成和細(xì)胞組織。

Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯(lián)芯片動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其構(gòu)建的SVZonChip模型成功捕捉了SVZ微環(huán)境的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，為研究NSC行為和神經(jīng)再生潛力提供了新平臺(tái)。該模型在轉(zhuǎn)化研究和治療篩選中具有應(yīng)用前景，可結(jié)合患者特異性細(xì)胞或基因修飾細(xì)胞系，研究NSCN中的疾病特異性改變。模型的動(dòng)態(tài)流體能力為探索機(jī)械力如何影響細(xì)胞行為提供了機(jī)會(huì)，可為新型治療策略提供見解。

（四）應(yīng)用前景

4.1 疾病研究：可用于研究神經(jīng)退行性疾病或腦腫瘤中的NSCN改變。

4.2 藥物篩選：作為評(píng)估神經(jīng)藥物療效和安全性的替代模型，加速從實(shí)驗(yàn)室到臨床的應(yīng)用進(jìn)程。

4.3 多樣化細(xì)胞來源：兼容多種干細(xì)胞來源，如間充質(zhì)干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞系，擴(kuò)展了其在生物醫(yī)學(xué)研究中的潛力。

（五）Kirkstall Quasi Vivo在本文中用于構(gòu)建動(dòng)態(tài)3D類器官串聯(lián)模型，模擬腦室下區(qū)微環(huán)境，對(duì)研究神經(jīng)干細(xì)胞的行為和潛力至關(guān)重要，具體功能應(yīng)用如下：

5.1構(gòu)建動(dòng)態(tài)培養(yǎng)環(huán)境

- 模擬腦脊液流動(dòng)：Kirkstall Quasi Vivo微流控系統(tǒng)能夠產(chǎn)生脈動(dòng)的層流，精確控制培養(yǎng)基的流動(dòng)，模擬腦脊液在體內(nèi)的流動(dòng)，為細(xì)胞提供更接近生理?xiàng)l件的機(jī)械刺激。

- 維持細(xì)胞分化與功能：通過持續(xù)的培養(yǎng)基流動(dòng)，系統(tǒng)為細(xì)胞提供穩(wěn)定的營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子，有助于維持細(xì)胞的分化狀態(tài)和功能。

5.2提供實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性和靈活性

- 長期穩(wěn)定培養(yǎng)：該系統(tǒng)支持長達(dá)15天的連續(xù)細(xì)胞共培養(yǎng)，確保在實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)胞的持續(xù)存活和分化。

- 靈活配置：系統(tǒng)可同時(shí)容納三個(gè)獨(dú)立的3D類器官模型，便于進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的比較和對(duì)照。

5.3增強(qiáng)模型生理相關(guān)性

- 促進(jìn)細(xì)胞成熟與功能形成：在微流控系統(tǒng)中培養(yǎng)的細(xì)胞顯示出更接近體內(nèi)的生理特征，如室管膜細(xì)胞形成更多的運(yùn)動(dòng)性纖毛，有助于研究細(xì)胞的成熟和功能形成過程。

- 提高藥物篩選準(zhǔn)確性：通過模擬體內(nèi)環(huán)境，動(dòng)態(tài)模型能夠更好地預(yù)測(cè)藥物在體內(nèi)的行為和效果，提高藥物篩選的準(zhǔn)確性和可靠性。

5.4優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)收集

- 減少實(shí)驗(yàn)誤差：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)減少了培養(yǎng)基的泄漏和交叉污染風(fēng)險(xiǎn)，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

- 便于觀察和分析：微流控裝置的透明性和可控性使得細(xì)胞的觀察和分析更加方便，便于進(jìn)行實(shí)時(shí)成像和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯(lián)芯片動(dòng)態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)

Kirkstall Quasi Vivo類器官串聯(lián)芯片微流控培養(yǎng)系統(tǒng)在SVZonChip模型中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，提供了動(dòng)態(tài)培養(yǎng)環(huán)境和精確的流體控制，增強(qiáng)了模型的生理相關(guān)性和實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性。這對(duì)于深入研究SVZ微環(huán)境中的細(xì)胞行為、疾病機(jī)制以及藥物篩選等方面具有重要意義。

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