[发明专利]一种均衡滋养类器官的三维培养装置及方法

说明书

本发明公开一种均衡滋养类器官的三维培养装置，有凹槽，所述凹槽内置有爬片，爬片底部与凹槽底部的间距为1‑5mm，爬片上有密集排列的超微孔，所述爬片上或爬片边缘与凹槽侧壁之间有培养液注入孔。可以使基质凝胶内的细胞/类器官从爬片上下两个方向接触培养液，不仅可以提高类器官的生成效率，更主要的是可保证不同维度/层面的细胞汲取培养液营养成分的效率和处理因素（药物对它们的影响程度）相同，避免出现乏氧和营养不良所致的细胞自噬和凋亡等现象，同时还可避免因换液及收集而导致类器官损伤的问题，确保类器官培养质量和实验检测数据的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种类器官培养装置及方法，尤其是一种均衡滋养类器官的三维培养装置及方法。

背景技术

类器官（Organoid）是一种在半固态基质凝胶中由具有增殖能力的干细胞、正常细胞或肿瘤细胞形成的多细胞三维（3D）立体结构。由于类器官在表型和功能上很好地保留了其来源组织的形态学特点、生物学功能和分子特征，且因可 “替身试药”而明显减少不必要的实验动物损耗，规避人体试验的伦理学问题，故类器官已作为新型离体实验模型用于生物医学研究和药物研发，在诸如疾病模型构建及防治、组织再生、损伤修复、器官移植技术改良、癌症的药敏筛查和疗效评估、用药安全性评价等领域有十分广阔的应用前景。许多生物医学研究要求在实验体系内细胞的数量和/或类器官的数量及体积尽可能均一，以避免结果偏差，使获得的数据具有可靠性、可重复性，易于进行高通量分析。

现有类器官的构建方法大多是将来源于多能干细胞、动物组织和患者标本制成的细胞悬液接种到内含IV型胶原、层粘连蛋白、硫酸肝素蛋白多糖(HSPG)以及多种生长因子的Engelbreth-Holm-Swarm (EHS)小鼠肉瘤基底膜提取物胶状物/凝胶中进行体外3D培养，3D培养过程中，细胞在不断分裂增殖形成细胞团(spheroids)的同时，还可通过彼此间的相互作用和信号通讯结为一体，形成大小不一的类器官。然而，现有3D培养装置采用的是传统的二维细胞培养皿或孔板，具体操作是将接种有细胞的液态凝胶直接滴于培养皿或孔板底部，待液态基质凝胶变成厚度1 mm的半固态后再注入培养液进行培养。培养过程中半固态的基质凝胶贴于培养皿/孔板底面，使得处于不同维度/层面的细胞汲取培养液营养成分的效率和处理因素（药物对它们的影响程度）有所不同，极有可能出现乏氧和营养不良所致的细胞自噬和凋亡等现象，从而进入退化、衰老乃至死亡等过程，影响类器官的形成。另外，现有培养装置还存在着因换液及收集而导致类器官损伤的问题，难以保证类器官培养质量和实验检测数据的可靠性。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种均衡滋养类器官的三维培养装置及方法。

本发明的技术解决方案是：一种均衡滋养类器官的三维培养装置，有凹槽，所述凹槽可以是培养皿本身，或者是设置在载板上的凹槽，凹槽内置有爬片，爬片底部与凹槽底部的间距为1-5mm，爬片上有密集排列的超微孔（直径小于或等于1微米），所述爬片上或爬片边缘与凹槽侧壁之间有培养液注入孔。培养过程中爬片固定在凹槽内，培养结束后可将爬片从凹槽中取出，对类器官进行收集。

优选的是在凹槽侧壁上的多个卡件，每个卡件上有水平卡槽，所述爬片的边缘有数量与卡件相同且长度大于卡件的缺口，爬片的部分边缘置于卡槽内。

优选的是在凹槽底部有多个立桩，所述多个立桩分布于爬片的外周且与爬片紧密相接。

优选的是凹槽底部的尺寸与爬片相同，所述凹槽底部与侧壁之间的夹角为130-140度。

一种应用上述均衡滋养类器官的三维培养装置的培养方法，其特征在于按照如下步骤进行：

步骤1. 将定量的接种有细胞的液态基质凝胶滴于爬片上；

步骤2. 当液态基质凝胶变成半固态后，通过培养液注入孔向凹槽内注入培养液，至培养液完全覆盖半固态基质凝胶表面为止；

步骤3.对半固态基质凝胶进行培养至细胞长成类器官，培养过程中定期更换培养液，所述更换培养液即将旧培养液吸出，通过培养液注入孔注入新培养液；