3D类器官模型,你了解多少?
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北京3d类器官培养要求北京3D类器官培养要求是指在北京地区进行3D类器官培养所需满足的一系列要求,主要包括实验室环境、设备要求、培养基配方、细胞来源、培养条件等方面的内容。
首先,实验室环境是进行3D类器官培养的基础条件之一。
北京地区的实验室应具备清洁、卫生、温度恒定、湿度适宜等基本要求。
实验室应具备完善的通风系统,以确保空气质量。
此外,实验室内的工作台面、耗材、试剂等也需要经过严格的清洁和消毒处理,以保证培养环境的无菌状态。
其次,为了进行3D类器官培养,实验室需要配备一系列必要设备。
其中,显微镜是进行细胞观察和分析的重要工具;细胞培养箱用于控制培养条件,包括温度、湿度和二氧化碳浓度等;离心机和超速冷冻机用于细胞的收集和保存等。
此外,为了满足3D器官培养的需要,实验室还需要有特殊培养器具,如培养皿、培养箱、洗涤用器具等。
对于培养基配方,3D类器官培养需要选用合适的培养基。
常用的培养基有DMEM高糖培养基、RPMI-1640培养基、FBS和PBS等。
不同的细胞类型和培养要求可能需要不同配方的培养基,实验室应根据具体研究需求选择合适的培养基。
3D类器官培养需要提供合适的细胞来源。
细胞来源可以是体外培养的细胞株,也可以是体内获取的原代细胞。
细胞的选择应根据具体需求,如器官类型、功能特性、来源可行性等进行综合考虑。
最后,对于3D类器官培养过程中的培养条件,也有一系列要求。
常见的培养条件包括适宜的温度、湿度和CO2浓度。
通常情况下,体外细胞培养需要在37℃的恒温箱中进行,湿度保持在95%以上,CO2浓度维持在5%左右。
此外,有些特殊的培养要求可能还需要光照、震动、压力等特殊条件。
综上所述,北京地区3D类器官培养要求涉及实验室环境、设备要求、培养基配方、细胞来源以及培养条件等方面的内容。
只有在满足这些要求的基础上,才能够进行有效的3D类器官培养研究,为相关应用和科学研究提供支持。
类器官模型的构建及其在药物作用机制研究中的应用【摘要】类器官模型的构建及其在药物作用机制研究中的应用是当前热门研究领域。
本文首先介绍了类器官模型的背景和研究意义,明确了研究目的。
接着详细描述了类器官模型的构建方法,包括3D打印技术、微流控芯片等先进技术。
随后讨论了其在药物筛选和药物作用机制研究中的应用,强调了其在仿真人体器官反应、药物剂量优化等方面的重要性。
最后指出了类器官模型的前景展望,提出了实际应用中可能遇到的挑战,并探讨了未来研究方向。
类器官模型的发展将为药物研发提供有力支持,有望为新药发现和个性化医疗带来革命性进展。
【关键词】关键词:类器官模型、药物作用机制、药物筛选、构建方法、先进技术、前景展望、挑战、未来研究方向1. 引言1.1 背景介绍类器官模型是一种基于组织工程和细胞培养技术构建的体外仿生器官,能够模拟人体器官的结构和功能。
随着科学技术的不断进步,类器官模型在药物研发领域中的应用也日益受到重视。
背景介绍部分旨在阐明类器官模型的来源和发展历程。
20世纪90年代以来,组织工程和细胞培养技术的迅速发展为类器官模型的构建提供了技术基础。
传统的细胞培养技术只能生长在平板上的细胞,无法准确模拟人体器官的复杂结构和功能。
而类器官模型则可以通过将不同类型的细胞组织在三维空间内,模拟出器官的微环境,进而更好地反映出人体内部的生理过程。
通过使用类器官模型,研究人员能够更加精确地了解药物在人体内的作用机制,加速药物筛选和开发的过程。
类器官模型还可以帮助减少动物实验的数量,降低研究成本和提高研究效率。
随着越来越多的研究机构和企业投入类器官模型的研发和应用,相信其在药物研发领域中的价值将会不断显现。
1.2 研究意义类器官模型的构建及其在药物作用机制研究中的应用具有重要的研究意义。
随着生物医学研究的不断发展,传统的细胞培养模型已经难以满足对药物作用机制的深入研究需求。
传统的细胞培养模型往往无法真实模拟人体器官的复杂结构和功能,导致研究结果的可靠性不高。
众茂医疗解剖学系列-人体3D局部解剖学
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(众茂医疗解剖学系列-人体3D局部解剖系统)。
医学研究中的人体器官模型制作技巧人体器官模型在医学研究中扮演着重要的角色。
它们可以帮助研究人员更好地理解人体结构和功能,并为医学教育和手术模拟提供实践工具。
然而,制作高质量的人体器官模型并非易事。
本文将介绍一些医学研究中常用的人体器官模型制作技巧。
首先,选择合适的材料对于制作人体器官模型至关重要。
常见的材料包括硅胶、塑料和3D打印材料等。
硅胶具有良好的柔韧性和逼真的外观,可以制作出逼真的皮肤和组织。
塑料材料可以制作较为坚硬的器官,如骨骼和牙齿。
而3D打印材料则能够根据具体需要打印出各种形状和结构的器官模型。
选择合适的材料取决于研究的目的和预算。
其次,制作人体器官模型需要一定的解剖学知识。
无论是手工制作还是使用3D打印技术,都需要准确地了解人体结构和器官的形态。
解剖学书籍和图谱可以帮助研究人员理解人体组织和器官之间的关系,并指导模型的制作过程。
当然,实践和经验也是不可或缺的,只有通过实际动手操作才能更好地掌握技巧和提高制作水平。
接下来,制作人体器官模型需要具备一定的艺术技巧。
一个逼真的模型不仅要求准确地表现器官的形态和结构,还需要注意色彩和纹理的细节。
使用适当的颜色和细节装饰可以使模型更加逼真,更好地满足医学研究的需求。
同时,良好的手工修饰和打磨技巧也能提高模型的质量和观赏性。
此外,随着科技的发展,3D打印技术在人体器官模型制作中的应用越来越广泛。
使用3D打印技术可以根据实际需要精确地打印出各种器官的形状和结构,不仅节约时间和人力成本,还提供了更多的可能性。
另外,3D打印技术还可以制作出可供手术模拟的活体器官,为实践操作提供便利。
最后,制作人体器官模型需要注重细节和精确度。
无论是手工制作还是使用3D打印技术,精确再现器官的形态和结构对于医学研究的准确性和可信度至关重要。
特别是在进行手术模拟和教育培训时,精细的模型可以帮助医生更好地理解手术过程和解剖结构,提高手术的成功率和安全性。
总结而言,医学研究中的人体器官模型制作技巧需要选择合适的材料、掌握解剖学知识、具备艺术技巧、了解最新的3D打印技术,并注重细节和精确度。
类器官,你想知道的都在这里What——什么是类器官?类器官,中文名顾名思义就是与器官类似的这么一个东西。
英文名organoid,带-oid词根的单词一般表示具有什么的形状或特征,那么也就是具有器官特征的这么一个东西。
解读完字面上的意思,那我们来给类器官下一个严谨一些的学术定义:类器官是干细胞经过体外三维培养分化(一般需要在胶体中)得到具有一定生物学功能的三维细胞组织,具备与来源生物体类似的结构和生物学特征,能在一定程度上模拟生物体组织。
类器官还不是真正意义上的器官,它还只能具备部分的生物组织的结构和功能。
就好比你买了个车模,虽然外形和真车差不多,高级点的车模可能还能有亮灯、喇叭、开门等功能,但是还不是真车。
Why——为什么要用类器官因为类器官就是一个人体器官模型,所以可以用来测试药物、验证疾病发展机理等。
这有以下这些好处:1.三维的类器官结构相比二维培养得到的细胞组织更贴近生物组织的真实生理过程(细胞分化,运动,相互作用),可以替代细胞二维培养。
2.有望解放千千万的实验动物,避免伦理问题;3.类器官尺寸较小,并且是存放在培养板中,所以便于实时观察,可以为疾病模型,药物筛选等提供更精确数据;4.类器官实验相比动物实验更简单,单次实验就可以验证很多类器官实验对象,可以进行高通量实验。
5.类器官细胞可以直接来自人体,相比实验动物,类器官在生物学上的某些特征会更加接近真实人体组织。
6.类器官可以肿瘤类器官,研究肿瘤微环境,解释肿瘤成型原因,肿瘤药物筛选等7.类器官也有希望直接应用与临床,例如通过移植类器官进行基因治疗和细胞疗法8.大多数类器官可以大范围扩增和培养,进行高通量实验,可以缩短实验周期。
挑战:说完好处,也得说一说当前类器官行业所面临的挑战,这也是笔者今天参加OTC2024类器官大会现场听各位大咖分享总结得来,真正代表行业从业人员的心声。
1.标准化,目前类器官没有统一的标准,这导致下游应用人员在采购相关产品时,没有明确的评价标准,无法直观对比不同产品之间的差异。
一种鼻黏膜上皮细胞3d类器官及其培养方法和应用与流程在生物医学研究领域,3D类器官技术的发展为疾病模型的构建及药物筛选提供了新的途径。
本文将详细介绍一种鼻黏膜上皮细胞3D类器官及其培养方法、应用与流程。
一、鼻黏膜上皮细胞3D类器官简介鼻黏膜上皮细胞3D类器官是一种基于鼻黏膜上皮细胞构建的三维细胞培养模型,能够模拟人体鼻黏膜组织的结构和功能。
这种类器官具有高度仿生性,可为研究鼻黏膜相关疾病提供理想的实验平台。
二、培养方法1.细胞来源:从鼻黏膜组织中分离出上皮细胞。
2.细胞培养:将分离得到的上皮细胞进行原代培养,待细胞生长至80%汇合时,进行传代培养。
3.3D类器官构建:将传代后的细胞接种于生物可降解支架材料(如胶原蛋白、明胶等)中,形成三维结构。
4.培养条件:类器官培养过程中,需提供适宜的营养物质、氧气、温度和湿度等条件,以保证细胞生长和类器官形成。
5.诱导分化:通过添加特定生长因子和激素,诱导细胞向鼻黏膜上皮细胞分化。
三、应用与流程1.疾病模型:利用鼻黏膜上皮细胞3D类器官,可以构建各种鼻黏膜相关疾病模型,如慢性鼻炎、鼻窦炎等,为研究疾病发生机制提供实验依据。
2.药物筛选:将候选药物作用于3D类器官,观察药物对鼻黏膜上皮细胞的影响,评估药物的安全性和有效性。
3.个性化治疗:基于患者个体差异,利用3D类器官进行药物敏感性测试,为患者提供个性化治疗方案。
具体流程如下:(1)类器官构建:根据上述培养方法,制备鼻黏膜上皮细胞3D类器官。
(2)疾病模型构建:将类器官暴露于致病因素(如病原体、化学物质等),观察细胞生长、分化及炎症反应等。
(3)药物筛选与评估:将候选药物作用于类器官,观察药物对细胞的影响,评估药物疗效。
(4)数据分析:对实验结果进行统计分析,为疾病治疗和药物研发提供理论依据。
四、总结鼻黏膜上皮细胞3D类器官作为一种新型实验模型,具有高度仿生性、可靠性和应用广泛性。
类器官是指一种三维细胞培养物,其中细胞表型和细胞间的相互作用类似于在体内观察到的那些,常常被用于研究器官发育、疾病发生、药物筛选等。
类器官是由干细胞或祖细胞发育分化而来,这些细胞具有自我更新和多分化能力,能够形成具有特定形态、功能和表型的细胞群落。
类器官的大小、形状和功能与相应的器官相似,因此被视为一种模型,可以用于研究器官发育、疾病发生、药物筛选等。
类器官具有以下特点:
三维结构:类器官是由多层细胞组成的,形成类似器官的结构。
细胞分化:类器官中的细胞具有分化的能力,可以形成多种不同的细胞类型。
细胞间相互作用:类器官中的细胞之间存在相互作用,可以形成类似于器官中的细胞间连接。
自我更新:类器官中的干细胞或祖细胞具有自我更新的能力,可以维持类器官的稳定。
培养条件:类器官需要在特定的培养条件下进行培养,以保持其形态和功能的稳定性。
类器官的应用非常广泛,可以用于研究器官发育、疾病发生、药物筛选等。
例如,可以通过培养类器官来模拟疾病的发生和发展过程,从而深入了解疾病的机制和治疗方法。
此外,类器官还可以用于药物筛选和毒性测试,以及用于移植治疗疾病等。
总之,类器官是一种非常有前途的生物技术,可以为生物医学研究提供新的思路和方法。
3D打印人体器官随着科技的不断进步,3D打印技术在医疗领域的应用越来越广泛,其中最为惊人和引人注目的便是3D打印人体器官。
3D打印人体器官背后的技术和原理,对于许多人来说还是一种神秘和不可思议的存在。
本文将从多个方面介绍3D打印人体器官的相关知识,包括技术原理、应用前景、优势和局限性等,以期能让读者更全面地认识和理解这一新兴领域。
一、技术原理3D打印人体器官是一种基于数字化模型的“定制制造”过程。
首先,需要通过扫描或摄影技术获取到患者的器官数据,然后将这些数据转化成3D模型,最终使用3D打印技术将模型转化为实际的器官。
具体来说,3D打印技术通常分为以下三个步骤:1.建模:通过使用计算机辅助设计软件制作数字模型。
2.分层:将数字模型分为加工厚度小于1毫米的薄层,这些薄层在之后的打印过程中将被逐层打印出来。
3.打印:按照3D模型中的要求,逐层打印出薄层,最终形成需要的器官。
二、应用前景3D打印人体器官的应用前景非常广泛,可以帮助医生进行更加精细和安全的手术操作,提高手术成功率和治疗效果。
此外,对于那些需要器官移植手术的患者来说,3D打印人体器官可以提供更多的选择和更为个性化的治疗方案,避免了传统的器官捐献瓶颈问题。
例如,在今年发生的罕见的患有永久性黄疸的小男孩菲利普的案例中,一位技术工程师使用3D打印技术制造了一个人造肝脏模型,这大大降低了手术风险,情况得以改善。
此外,世界上首例3D打印心脏手术也在今年成功进行,为其他患者的心脏疾病治疗提供了新的可能性。
三、优势和局限性与传统器官移植手术相比,3D打印人体器官具有诸多优势。
首先,通过数字化模拟,3D打印人体器官更为精密和个性化,可以更好地适应不同患者的需求。
其次,3D打印人体器官具有更快的生产速度,降低了移植手术的等待时间和手术风险。
此外,通过3D打印技术制造器官,可以避免传统器官移植手术中存在的器官不足和排异反应等问题。
然而,与此同时,3D打印人体器官也存在一些局限性和挑战。
人体器官建模技术的应用与展望随着科技的进步,人类对于人体结构和器官的认知逐渐加深。
在科技进步的推动下,人体器官建模技术得到了快速发展。
这种技术可以将人体器官的结构、功能、病理等方面进行数字化建模,实现了对人体器官的三维可视化重建,大大提高了医学研究、生物模拟和医疗应用的效率和准确度。
一、理论基础人体器官建模技术源于计算机科学和数学,利用计算机图形学、三维建模等技术,将人体器官进行数字化建模。
这种技术需要精确的医学数据,包括CT、MRI、超声、X光等等医学图像。
由于医疗成像技术的发展,我们可以获取的医学图像信息越来越多,这种技术也逐渐得到了展开。
目前,这种技术被广泛应用于医学研究、生物模拟和医疗应用等领域。
二、应用领域1.医学研究人体器官建模技术可以帮助医学研究者更加了解人体器官的形态结构和功能,从而进行相关研究。
例如,利用这种技术可以对癌细胞的生长珠摸索,有效指导治疗方案的设计。
2.生物模拟人体器官建模技术可以实现人体器官的三维可视化重建,便于生物学家进行相关的生物模拟。
例如,利用这种技术可以对人体骨骼结构,器官在不同状态下的病理变化进行模拟,实现对疾病的预测和诊断的提高。
3.医疗应用人体器官建模技术可以帮助医生更好地理解疾病发生的机理和变化,在医疗应用领域也有重要的应用。
例如,在手术规划方面,医生可以利用这种技术对患者器官的结构进行可视化展示和测量,便于术前手术规划和手术操作的精准性。
三、展望人体器官建模技术的发展会带来更多的应用和可持续的发展。
例如,随着这种技术的发展,将会逐渐出现全身数字化仿真技术。
这种技术可以将人体的组织和器官进行数字化重建,便于疾病诊断和手术规划。
除此之外,这种技术在生物学研究领域、生命科学研究领域、医学工程等领域也将得到越来越广泛的应用。
四、结论人体器官建模技术的应用和发展,为人类健康事业发展带来颠覆性的变化和突破。
在未来的发展中,这种技术的不断完善和提高将会更加有效地解决现实问题,让更多的患者得到更好的治疗效果,也将为人类医学研究的发展带来又一次浪潮。
济南胃癌3d类器官培养技术原理
胃癌3D类器官培养技术是一种利用来源于癌症病人自身的肿瘤细胞,在体外培养出来的肿瘤类器官(Patient-derived organoids,PDOs)。
这种技术可以用于模拟最常见的胃肠道癌(包括结直肠癌和肝癌)的肿瘤发生、转移进展和治疗反应。
具体来说,胃内的Lgr5 +成体干细胞经过分离、培养,最终分化成胃类器官。
肿瘤类器官模型已被用于模拟常见的胃肠道癌的肿瘤发生、转移进展和治疗反应。
胃癌3D类器官培养技术是通过模拟人体胃部环境,将人体胃部细胞在人造环境中进行培养,以形成一个类似于真实胃部的组织结构。
其原理主要包括以下几个方面:
1.细胞源:首先需要获取人体胃部的细胞,这可以通过胃癌患者的胃部组织样本进行获取。
这
些组织样本可以通过切片和消化等方法分离出细胞,并进行培养。
2.培养环境:在培养细胞的过程中,需要提供一个适当的环境,使细胞可以在其中进行生长和
分化。
这个环境需要包括适当的营养成分、生长因子、细胞外基质以及氧气和二氧化碳等气体。
3.组织工程技术:为了使细胞可以形成一个类似于真实胃部的组织结构,需要使用组织工程技
术。
这种技术可以通过三维打印、微流控技术等方法,将细胞和基质材料按照一定的比例和结构进行排列,从而形成一个类似于真实胃部的组织结构。
4.细胞分化:在培养的过程中,细胞会不断进行分化,形成不同类型的细胞,如上皮细胞、肌
肉细胞、神经细胞等。
这种分化过程可以通过适当的培养条件和生长因子来调控。
通过胃癌3D类器官培养技术,可以更好地了解胃癌的生物学行为和发生机制,同时也可以为胃癌的治疗提供更准确的模型和药物筛选平台。
南京3d类器官培养技术原理3D类器官培养技术是利用细胞自组装能力和微环境调控技术,将一些特定的细胞分布在不同的位置,通过相互作用和信号转导而形成功能性组织和器官的技术。
南京3D类器官培养技术是集成了多个生物医学工程技术的综合应用,包括细胞培养技术、微纳米技术、生物材料技术和组织工程技术等。
该技术可以模拟人体内部的微环境,提供了一个更加逼真的模型来研究疾病的发病机制以及新药物的研发。
下面我们来详细了解南京3D类器官培养技术的原理。
1. 细胞自组装技术细胞自组装技术是南京3D类器官培养技术的核心原理之一。
细胞自组装是指通过细胞与细胞之间的黏附、细胞上的表面分子相互作用和集聚、细胞的几何约束等方式,在无外力作用下自动形成稳定的结构和组织。
南京3D类器官培养技术利用这种细胞自组装的本质,在三维空间中以类似于生体内部的方式分布各种不同类型的细胞,并使不同类型的细胞相互接触、相互识别、相互作用、相互通信,最终合作形成功能性的组织和器官。
2. 微环境模拟技术除了利用细胞自组装技术,南京3D类器官培养技术还采用了微环境模拟技术。
微环境模拟技术是模拟组织和器官在自然环境下所受到的微小环境刺激,为器官各个部分提供最逼真的生理环境。
通过建立特定的微环境,如细胞外基质受力、肿瘤内部微环境等,可以为组织和器官的细胞提供适当的空间、组织力学特性和生物化学条件,促进细胞生长、扩增和分化,构建出功能性复杂的类器官。
3. 低细胞密度技术为了使组织和器官得到更好的生长和发育,在南京3D类器官培养技术中还采用了低细胞密度技术。
低细胞密度技术是指在培养细胞的过程中,将不同细胞种类的数量控制在一个相对较低的水平,而不是像传统的二维细胞培养技术那样将大量细胞栽种在一起。
这样可以最大程度地避免细胞之间的竞争和干扰,让不同种类的细胞按照一定比例自发地聚集起来,最终组成完整的组织和器官。
4. 生物材料技术生物材料技术是南京3D类器官培养技术的另一重要组成部分。
武汉胃癌3D类器官培养技术是一种体外培养方法,用于模拟胃癌组织的生长和行为。
其原理如下:
细胞来源:从胃癌患者的组织样本中获取癌细胞,并进行细胞培养。
细胞聚集:将癌细胞培养在特定的培养基中,使其形成细胞聚集,模拟胃癌组织的结构。
支架材料:为了提供细胞的支持和生长环境,使用合适的支架材料,例如生物陶瓷或生物可降解材料,作为3D类器官的基质。
细胞生长:在支架材料上,癌细胞开始生长和扩散,形成类器官的结构,包括不同的细胞类型和组织结构。
细胞交流:类器官中的癌细胞可以相互交流和相互作用,模拟真实胃癌组织的生理过程。
功能模拟:通过调整培养条件和添加适当的生长因子或药物,可以模拟胃癌组织的生理功能和病理特征。
武汉胃癌3D类器官培养技术可以提供一个更接近真实肿瘤组织的模型,有助于研究胃癌的发生、发展机制,以及评估药物疗效和毒性。
这种技术在癌症研究和药物筛选领域具有重要的应用价值。
医学3D人体解剖图让你更加了解自己
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人体分五大部分,即头、胸、骨盆、上肢(包括上臂、小臂、手)、下肢(包括大腿、小腿、脚)。
头部、胸部、骨盆部是人体中三个主要的体块,它们本身是不能活动的,把这三部分连接在一起的是颈椎和腰椎。
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头部:指人体脖子(颈椎)以上的所有器官。
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胸部:胸部的上界为颈部下界,下界为骨性胸廓下口,外界为三角肌前后缘,是人体第二大体腔局部
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上肢:包括肩、臂、肘、前臂和手。
与下肢相比,骨骼轻巧,关节囊薄而松弛,侧副韧带少,肌肉多,肌形较小而细长,故运动灵活。
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下肢:下肢是指人体腹部以下部分。
包括臀部、股部、膝部、小腿部和足部。
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肋骨:用来保护肺、心脏、肝脏等器官的骨骼。
是整个胸腔的构架。
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肾脏:肾脏是人体的重要器官,它的基本功能是生成尿液,借以清除体内代谢产物及某些废物、毒物,同时经重吸收功能保留水份及其他有用物质,同时还有内分泌功能,又为机体部分内分泌激素的降解场所和肾外激素的靶器官。
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颈部脊椎:颈部脊椎指颈椎骨,位于头以下、胸椎以上的部位,椎体呈椭圆形的柱状体,与椎体相连的是椎弓,二者共同形成椎孔,颈椎又是脊柱椎骨中体积最小,但灵活性最大、活动频率最高、负重较大的节段。
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神经元:又称神经原或神经细胞,是构成神经系统结构和功能的基本单位。
神经元是具有长突起的细胞,它由细胞体和细胞突起构成。
北京3d类器官培养要求## 北京3D类器官培养要求### 概述3D类器官培养是一种新兴的生物技术,旨在通过模拟人体内细胞组织的三维结构,培育出具有类似功能的人工器官。
北京地区在3D类器官培养领域也取得了显著的进展,以下是北京地区3D类器官培养的相关要求。
### 环境要求在进行3D类器官培养的实验室中,需要提供适宜的环境条件,包括温度、湿度、光照等。
常规要求如下:1. 温度:实验室内的温度应保持在恒定的控制范围内,通常在37°C左右;2. 湿度:实验室内的湿度应保持在合适的水平,一般要求相对湿度在50%以上;3. 光照:实验室内应提供适宜的光照条件,以满足细胞生长的需要。
### 器材和试剂为了进行3D类器官培养,需要准备一些常见的器材和试剂,主要包括:1. 培养皿:可使用多孔培养板、培养皿等容器来支撑和固定3D组织结构;2. 细胞培养基:提供细胞所需的养分和生长因子,保持细胞的正常生长和分化;3. 无菌工具:包括培养皿钳、移液器、离心管等,用于细胞培养的操作,确保实验过程无菌;4. 组织培养支架:提供细胞定植和聚合过程中的支撑和稳定。
### 细胞选取和培养在3D类器官培养中,细胞的选取和培养十分关键。
通常选择与所要培育的器官相关的细胞,并按照一定的培养条件进行培养。
具体步骤如下:1. 细胞来源:选择与目标器官相对应的细胞进行培养,常用的来源包括体细胞、干细胞等;2. 细胞鉴定:对细胞进行鉴定和检测,确保其纯度和活性;3. 细胞培养:将选定的细胞在培养基中进行培养,提供适宜的营养和生长条件,以促进细胞增殖和扩增。
### 3D类器官构建在细胞培养达到一定数量后,可以开始进行3D类器官的构建。
常用的方法包括自组装、细胞聚集法等。
具体步骤如下:1. 细胞定植:将细胞定植在组织培养支架上,使细胞形成三维结构;2. 细胞聚集:通过细胞间的相互作用,促使细胞自发地聚集形成类似器官的结构;3. 聚合过程:适时给予支架和细胞培养基的物理和化学刺激,使细胞在支架上聚合并形成稳定的结构。
3D类器官模型,你了解多少?
订阅号APExBIO
类器官,是来自多能干细胞或体细胞干细胞的三维(3D)自组织结构,可以重现体内器官的结构和功能。
而重现疾病和发展过程依赖于修饰类器官细胞基因组内容的能力。
革命性的基因组工程技术,CRISPR / Cas9,使研究人员能够生成各种报告细胞系,以便快速验证特定细胞谱系,及引入疾病相关的突变进行疾病建模。
3D干细胞分化培养成为研究人类体外胚胎发育和疾病进展的新模型系统,有效补充现有的动物和二维(2D)细胞培养模型。
这些干细胞衍生的3D结构,称为“类器官”(organoids),从细胞的分化、组织和功能角度重现身体真实器官的许多方面。
在过去的几年里,很多类器官模型被建立,如眼、脑、肠、肾、肝、肺和内耳等。
那么基因组工程技术是如何应用于早期类器官模型的开发优化呢?
1.基因组工程报告细胞系开发3D类器官模型
A.基于小鼠细胞系
Wataya等建立了小鼠Rx-GFP报告 ESC细胞系。
这种荧光报告细胞系不仅能迅速识别培养中产生的视网膜前体细胞,而且能跟踪其驻留组织的形态学变化。
实际上,在Rx-GFP细胞系的帮助下,人们开发了用于3D视网膜类器官的逐步分化方法。
有人成功构建视杯类器官模型,其与在体内发育的视杯非常相似。
基于Rx-GFP荧光细胞系,使许多实验(包括荧光激活细胞分选(FACS),多光子长期3D实时成像,组织和细胞形态的3D重建和细胞迁移跟踪)成为可能。
B.基于人细胞系
用基因组工程荧光报告细胞系(RXVenus和CRX-Venus人ESC细胞系)构建人视杯类器官。
利用可编程核酸酶ZFN进行人ESC细胞系的基因组修饰。
有人通过ZFN将FOXG1-Venus 和 PAX6-Venus 人 ESC细胞系衍生成为人新皮质类器官。
用基因组工程改造的人ESC和iPSC细胞系,用ZFN修饰的LGR5-GFP报告细胞系已被用于构建人肠类器官。
2.类器官研究中使用的基因组编辑技术
基于HR,通过标准分子克隆技术对模板DNA进行修饰,可以精确地引入哺乳动物细胞的基因组,包括小鼠胚胎干细胞系。
可编程核酸酶的发现使DSB刺激的HR扩增到基因组水平,提高了HR效率。
早期的可编程核酸酶包括锌指核酸酶(ZFN)和转录激活子样效应物核酸酶(TALEN)。
但是,构建每个靶向位点的新的核酸酶需要很多人力和物力。
CRISPR /Cas9只需要特异性20-bp指导RNA(gRNA)的表达。
优势是简便,高效,低成本。
3.未来发展
除了开发新类型类器官的构建方法,报告细胞系可以用于分离生物化学或基因组测定(例如RNA-seq)实验中的特异细胞类型。
除了改变DNA序列,CRISPR技术也可以重新调节基因的表达。
Cas9核酸酶失活突变形式(dCas9)可以融合各种效应器结构域。
将这些效应器带到特定的基因组基因座可导致基因的激活或抑制,当然这取决于效应器的类型。
这种全基因组CRISPR基因激活/抑制筛选将应用于类器官构建。
总之,3D类器官技术与强大的基因组工程技术结合时,将会为广泛的生物医学研究带来巨大冲击,揭示人类器官发展的机制,以开发未来的临床应用。
资料来源:
Organoid technologies meet genome engineering. EMBO Rep. 2017 Mar;18(3):367-376.
doi: 10.15252/embr.201643732.。