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关于肝脏、心血管、脑类器官模型构建的13个疑难问题解答

《生物工程人类多能干细胞衍生的肝脏类器官》篇

(1)Q:理论上利用法拉第波组装技术对多种类器官都有效果么?比如肠类器官,脑类器官?

A:都有效果,可以操控1000-10000类器官形成大尺度空间结构定义组织。


(2)Q:请问向不同类型细胞分化,诱导条件是什么样的?

A:细胞命运调控 不同胚层不同组织的条件都不一样,肝脏类器官分化目前有7-8个经典分化诱导条件,导致的类器官功能和细胞组成也不一样。


(3)Q:胶滴法对类器官的分化可能会受到胶的整个硬度的影响,微阵列和微图案化培养是不是只对类器官有一个基底的影响?是不是就是因为只受到基底的硬度影响,才使得类器官比胶滴法更加均一呢?

A:胶滴法内部含有500-2000个类器官,类器官生长过程中存在信号层面的相互影响。类似于N≥3的问题,正负反馈导致结果不确定。因受到基底的硬度影响,使得类器官比胶滴法更加均一。


(4)Q:肝肿瘤组织提取的原代细胞能否应用这项技术(微阵列培养法)呢?

A:Nature BME 有报道微阵列法用于成体干细胞。


《心血管类器官与再生医学》篇

(1)Q:心肌、内皮、平滑肌三种细胞混合比例是怎么确定的?成纤维细胞是由哪类细胞转分化而来的?

A:心肌:内皮:平滑肌=2:1:1 比例混合,依据一方面是胚胎心脏里的细胞比例,另一方面一些心脏补丁的研究采用这种比例。成纤维细胞主要由平滑肌和内皮细胞转化而来。


(2)Q:三种细胞混合是同时在一个培养皿里培养吗,那形成的类器官怎么确保各种细胞的比例相同呢?

A:CM, EC, SMC 三种细胞是混合同时放在24孔板的一个孔,里面有很厚的Matrigel + Collagen I gel,混合比例依据胚胎心脏里的细胞比例,以及组织工程心脏补丁的研究。


(3)Q:如果加入成纤维细胞从四种细胞混合组装,类器官成熟度以及修复能力会有何差别呢?

A:Good idea.  其实心肌、内皮和平滑肌分化中都会产生一些成纤维细胞,内皮细胞和平滑肌细胞在混合培养后很多变成了成纤维细胞。


(4)Q:用内皮细胞和生物墨水怎样做血管生成?

    A:我们和清华机械系的生物制造中心合作,用生物墨水打印出管状,然后里面灌注内皮细胞让它们贴壁。


《脑类器官的构建与应用》篇

(1)Q:脑类器官中切面,600微米向内的区域都是坏死区吗?脑类器官长到3-5 mm时候,中心是否一定会产生坏死区域?

A:取决于培养时间。长期培养,比如3个月以上培养,中心会出现坏死区域;脑类器官长到3-5 mm时候,中心很难避免会产生坏死区域,这个大小的类器官,气体、养分很难渗透到内部。


(2)Q:脑类器官培养3个月,6个月的电信号情况是怎样的, 长期培养脑类器官,皮层样细胞结构是否会丢失变成均一神经球?

A:3个月会有一些初步放电活动,但更明显的网络活性,比如同步放电,6个月会更好。长期培养下,皮层分层会有一定趋势,但还难以形成与体内相同的分层,如果对分层有需求,通过规律切片可让分层更好


(3)Q:脑类器官可否用于促进脑卒中后神经修复?与干细胞移植区别在哪?

A:目前相关报道还比较少。类器官移植可更好地维持移植物活率,神经网络整合方面,目前的研究显示其潜力也不错。


(4)Q:脑类器官的功能成熟一般都需要两个多月,是否有一些手段促进类器官的功能性成熟?

A:添加cAMP有助于神经元功能发育。其他策略可考虑干预干细胞增殖,比如加小分子抑制干性维持通路。


(5)Q:神经花环里的各种细胞要怎么统计呀?有没有好的比例标准?

A:这个需要根据成像设备,看是否有适配分析软件。我们一般很少统计花环里的细胞,这里面细胞主要为神经干细胞,比较明确。比例与你分析的具体目的有关。


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