[发明专利]肝脏类器官及其制备方法

说明书

本公开涉及肝脏类器官，更具体涉及其中可以长时间维持肝脏小叶型结构的肝脏类器官以及其制备方法。本公开的肝脏类器官包含：管状外腔，该管状外腔的内部被分成多个隔室；装载到所述隔室中的细胞聚集体；以及位于所述外腔的芯处的内腔。

技术领域

本公开涉及肝脏类器官，更具体地，涉及其中肝脏小叶型结构可以长时间维持的肝脏类器官及其制备方法。

背景技术

新药的开发需要大量时间，努力和相当大的成本。然而，当成功时，可以创造高附加值。为了使药物有效，药物必须以足以显示其效果的浓度到达靶位点。然而，当药物在肝脏中代谢时，药物失去其活性。

药物诱导的肝脏毒性机制与肝脏代谢活化密切相关。药物诱导的肝脏毒性是在临床前阶段停止新药开发和在临床阶段停止临床试验的原因。此外，当甚至在药物上市后发现药物诱导的肝脏毒性时，药物从市场撤回。因此，开发用于毒性和药物代谢研究的三维肝脏模型是重要的。

肝脏是我们身体中最大的器官之一，其功能是产生我们身体中所需的数千种物质和酶，包括胆汁，并使各种有毒物质解毒。

肝脏结构非常复杂，通常肝脏具有肝脏小叶的单位结构。这些肝脏小叶由在中心位置发出中心静脉和毛细血管的三个小叶间静脉组成。来自小叶间静脉的窦状毛细管被肝细胞包围，并且在肝细胞之间形成小管导管。在窦状毛细管和肝细胞之间，存在称为Disse间隙的狭窄导管，并且肝脏星状细胞位于此处。由于这种结构复杂性，非常难以制造类似于人肝脏的三维肝脏模型，特别是在二维培养过程中肝细胞的细胞功能迅速恶化。

最近，正在积极地进行使用类器官开发三维肝脏模型的研究。称为小器官的类器官是使用源自特定器官或组织的祖细胞或干细胞制备的结构，并且是指具有类似于实际人类器官的结构和功能的三维结构。

在最近的研究中，使用从人肝脏提取的成体干细胞，成功地体外制备了具有与人肝脏相似的结构和功能的肝脏类器官。然而，该方法的缺点在于，从人体中提取制备肝脏类器官所需的细胞是非常困难的，并且由于每个供体的细胞功能不同，因此制备的样品之间存在差异。此外，细胞不能以所需的形式排列，因为它们是通过细胞的自组装培养的。

除了类器官技术之外，还有使用如微流控装置等特定装置的三维培养技术和利用光刻技术的三维构图芯片，但是成本高，并且实验过程非常复杂。尽管球状体技术允许通过在没有生物墨水的情况下聚集细胞进行长期培养，但是由于在聚集的细胞的中心发生低氧状态，因此必须仅制备约200至300μm的大小，因此存在局限性。

生物打印技术与类器官一起是目前研究最多的技术。为了模拟人类肝脏的结构，使用多个头将含有各种细胞的每种生物墨水喷射并堆叠在所需位置，以制造具有数毫米大小的肝脏类似物。然而，常规的生物打印技术在打印分辨率方面具有局限性，并且在制备大结构的情况下，由于堆叠而发生氧还原。

发明内容

技术问题

本公开的目的是提供一种能够通过形成肝脏小叶型结构来预防缺氧状态的肝脏类器官，从而能够长期培养并同时长时间维持肝脏小叶型结构，以及使用其的制备方法。本公开可以通过长时间维持肝脏小叶型结构来提供可用于非临床和临床试验的肝脏类器官和制备方法。

技术方案

本公开的一个实施方式涉及肝脏类器官，所述肝脏类器官包含：管状外腔100，所述管状外腔100的内部被分成多个隔室110；填充所述多个隔室110中的每一个的细胞聚集体200；和位于外腔100中心的内腔300。

内腔300优选为具有空心内部的管状结构。

此外，外腔100可以包括血管内皮细胞和水凝胶，并且细胞聚集体200可以包括肝细胞和水凝胶。