[发明专利]三维组织器官培养模型及其高通量自动化立体图像分析平台及其应用

权利要求书

1.一种三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台，其特征在于，它包括三维组织器官培养系统，与三维组织器官培养系统相连的三维扫描采样系统和与三维扫描采样系统相连的高容量数据储存和计算机分析系统。

2.根据权利要求1所述的三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台，其特征在于，所述的三维组织器官培养系统包括培养箱，培养箱内设有多孔培养板，培养板上设有matrigel基质胶和胶原构成的组织器官培养支架。

3.根据权利要求1所述的三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台，其特征在于，所述的三维自动扫描采样系统包括相衬照明光源（1），位于相衬照明光源（1）下方的全自动X扫描移动平台（2）和Y扫描移动平台（3），位于X扫描移动平台（2）和Y扫描移动平台（3）下方的自动z轴自动聚焦／图像拼接平台（3），CCD数码相机（4），所述的CCD数码相机（4）上方依次设有管透镜（5），带通孔过滤轮盘（6）和双色/分束镜（7），所述的双色/分束镜（7）的上方为自动z轴自动聚焦／图像拼接平台（3），自动z轴自动聚焦／图像拼接平台（3）上安装有物镜（8），所述的双色/分束镜（7）的一侧设有荧光照明光源（9）和透镜（10），所述的多孔细胞培养板（12）放置于X扫描移动平台（2）和Y扫描移动平台（3）上。

4.根据权利要求1所述的三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台，其特征在于，所述的高容量数据储存和计算机分析系统将三维扫描采样系统扫描得到的多层2D图像数据建立肿瘤组织器官3D图像模型；所述的高容量数据储存和计算机分析系统图像处理软件包括三维模型的尺寸，大小和体积测定程序。

5.一种用权利要求1至4任一项所述的三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台筛选抗肿瘤药物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

    （1）将Matrigel基质胶和胶原按优化比例充分混合，然后注入培养箱内的多孔培养板中；

    （2）将通过活检取得的肿瘤组织切成1MM x1MM大小的细块状或者收集的血液中循环肿瘤细胞，然后植入培养板孔中的Matrigel基质胶和胶原构成的支架上，然后在Matrigel 基质胶和胶原构成的支架表面加上细胞培养基；

将以上肿瘤组织或肿瘤细胞放入低氧、5%CO₂和摄氏37度条件下培养1周；

1周后将培养板移至三维组织器官培养系统中的倒置荧光显微镜下，进行3D分层扫描取样，高容量数据储存和计算机分析系统利用多层2D图像数据建立3D肿瘤组织器官图像模型，获得给药前肿瘤组织器官三维模型的特征，包括尺寸，大小和体积的基线值；

（5）然后在细胞培养板孔中加入待测抗肿瘤药物，继续在低氧、5%CO₂和摄氏37度条件下培养1周，每天进行观察，并对组织进行3D分层扫描取样，并利用多层2D图像数据建立3D肿瘤组织器官图像模型，获得给药后肿瘤组织器官三维模型的特征，包括尺寸，大小和体积的基线值；

（6）一周后终止实验，同时进行肿瘤细胞生存率测定；

（7）并通过高容量数据储存和计算机分析系统进行立体图像模型的定量分析.包括根据肿瘤尺寸，大小和体积随时间和给药的改变，筛选出各抗肿瘤药物的药效，并可提供抗肿瘤药物效能的实时动力学曲线。

6.根据权利要求5所述的三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台筛选抗肿瘤药物的方法，其特征在于，步骤（1）中Matrigel基质胶和胶原的重量配比为1:10~10:1。

7.根据权利要求5所述的三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台筛选抗肿瘤药物的方法，其特征在于，步骤（2）中，肿瘤组织块的培养基为DMEM培养基和病人自身的血清；肿瘤细胞的培养基为病人自身的血清。

8.  根据权利要求5所述的三维组织器官培养模型及其高通量立体图像分析平台筛选抗肿瘤药物的方法，其特征在于，步骤（4）中，三维扫描检测装置3D分层扫描取样时，可沿X/Y和Z轴方向移动，对培养板孔内生长的肿瘤组织进行快速和高精度的自动分层二维采样。