一种类器官细胞培养体系及方法

本发明涉及一种类器官细胞培养体系及方法，属于细胞生物学领域。

背景技术：

1、类器官是一种三维细胞培养模型，能够较好地模拟相关组织在体内的动态变化和生理功能等关键特性，对于器官发育、临床医药的研究有重要意义。在培养胚胎干细胞或诱导多能干细胞来源的3d类器官时，一种通用的做法是将消化好的单细胞悬液直接接种到低吸附u型96孔培养皿中或其他低吸附培养皿中，利用细胞的自组织能力使得干细胞自发形成细胞团，经过一段时间的发育后逐渐成长为类器官。由于细胞的自组织能力有限，这种方法有比较明显的缺陷：第一，细胞的聚集效率很低，有大量的细胞不能有效聚集并最终凋亡；第二，细胞倾向于形成不均一的细胞团；第三，形成稳定细胞团所需要的时间很长，通常需要2-3天；第四，类器官培养时间较长，若整个培养过程依靠手动完成，工作量大且不能保证效果；第五，目前所用的培养皿的通量较低，无法适应高通量药物筛选的需求。

2、因此，需要开发一种自动化的、提高均一细胞团的形成效率、缩短稳定细胞团的形成时间并提高培养通量的类器官培养体系。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明公开了一种高通量的类器官细胞培养体系，通过在第一步改进培养基配方实现了均一球状细胞团的高效率获取，并且将其形成时间大幅缩短，同时，所获得的球状细胞团在不改变起始细胞基本性质的同时具备向多个不同方向长时间培养分化的潜能，能够高效率、高可重复性、高存活率地发育为多种不同的类器官。该培养体系能够在芯片、培养皿、pcr管等多种常见生物反应容器内实现，同时也适用于多种不同来源的细胞类型，具有普适性。设计的芯片可高通量、自动化培养多种类器官，能够实现大规模药物筛选。

2、本发明提供一种类器官细胞培养体系，其特征在于所述体系包括：

3、细胞培养容器和改良培养基，其中所述细胞培养容器包括芯片、pcr管或普通u型96孔板；所述改良培养基包括mtesr1、y-27632和pluronic f-127。

4、根据本发明的一种优选实施方式，所述培养基中pluronic f-127的使用浓度为1μm-100μm，优选5μm-80μm，更优选10μm-50μm。

5、根据本发明的一种优选实施方式，所述芯片为pdms芯片，包括上层管道层和下层类器官专用培养室。

6、根据本发明的一种优选实施方式，所述芯片的上层管道层用于输送培养基，培养基从一端进，从另一端出。

7、根据本发明的一种优选实施方式，所述芯片下层为自制四棱锥底部凹槽，辅助细胞成球。

8、根据本发明的一种优选实施方式，所述芯片下层可通过在四棱锥底部凹槽处打孔，每一个孔可以一次性培养9-16个细胞球体。

9、根据本发明的一种优选实施方式，所述细胞培养体系在加入培养基后需要在芯片最上方贴上封板膜。

10、根据本发明的一种优选实施方式，所述芯片培养室无特殊表面修饰。

11、根据本发明的一种优选实施方式，所述pdms芯片在加入待培养的细胞前，需要用pluronic f-127做低吸附处理。

12、根据本发明的一种优选实施方式，所述获取的均一细胞球体仅通过相应分化培养基的更换即可获得肝、肾和脑多种类器官。

13、本发明的有益效果：

14、本发明所采用的类器官培养体系，通过改变第一步细胞球体组装培养基的配方及具有四棱锥底的高通量芯片，可以实现如下有益效果：

15、第一，细胞聚集度高，提高了类器官的形成效率；第二，可以获得大量可精确定义尺寸的均一类器官；第三，大大缩短了成球时间，从2-3天缩短至12小时；第四，通过降低类器官培养基的价格以及利用价格更低的普通u型培养皿替代昂贵的低吸附培养皿，降低了培养成本；第五，本发明的芯片能大大简化细胞培养操作，利用自动化操作得到高通量的类器官；第六，本体系可以应用到多种类器官的培养中，不会对细胞的分化路径造成影响。这种培养基在pdms芯片中的成球效果使得芯片中的大通量筛选成为可能。

技术特征：

1.一种类器官细胞培养体系，其特征在于所述体系包括细胞培养容器和改良培养基，其中所述细胞培养容器包括芯片、pcr管或普通u型96孔板；所述改良培养基包括mtesr1、y-27632和pluronic f-127。

2.根据权利要求1所述的类器官培养体系，其特征在于所述培养基中pluronicf-127的使用浓度为1μm-100μm，优选5μm-80μm，更优选10μm-50μm。

3.根据权利要求1所述的类器官培养体系，其特征在于所述芯片为pdms芯片，包括上层管道层和下层类器官专用培养室。

4.根据权利要求3所述的类器官培养体系，其特征在于所述芯片的上层管道层用于输送培养基，培养基从一端进，从另一端出。

5.根据权利要求3所述的类器官培养体系，其特征在于所述芯片下层类器官专用培养室包括四棱锥底部凹槽，用于辅助细胞成球。

6.根据权利要求5所述的类器官培养体系，其特征在于所述四棱锥底部凹槽处含有一个或多个孔，每一个孔可以一次性培养9-16个细胞球体。

7.根据权利要求3所述的类器官培养体系，其特征在于所述芯片培养室无特殊表面修饰。

8.根据权利要求1所述的类器官培养体系，其特征在于所述细胞培养体系在加入培养基后在芯片最上方贴上封板膜。

9.根据权利要求1所述的类器官培养体系，其特征在于所述pdms芯片在加入待培养的细胞前，用pluronic f-127做低吸附处理。

10.根据权利要求1所述的类器官培养体系，其特征在于形成的均一细胞球体仅通过相应分化培养基的更换即可分化获得肝、肾和脑多种类型类器官。

技术总结
本发明提供了一种高通量的类器官细胞培养体系，其特征在于所述体系包括：细胞培养容器和改良培养基，其中所述细胞培养容器包括芯片、PCR管或普通U型96孔板；所述改良培养基包括mTeSR1、Y‑27632和Pluronic F‑127。本发明的细胞培养体系通过改进培养基配方实现了第一步均一球状细胞团的高效率获取，并且将其形成时间大幅缩短；同时，所获得的球状细胞团具备向多个不同方向长时间培养分化的潜能，仅通过更换相应分化培养基即可分化为肝、肾和脑多种类型类器官；该体系可以在芯片、培养皿、PCR管等多种容器内实现，具有普适性。

技术研发人员：马鸿浩,张晓姗,黄岩谊,汪阳明
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13