三维类器官培养要求涵盖多个关键层面:
细胞与组织样本
来源:优先选取新鲜、健康且无污染的组织,如临床手术切除或活检样本。像肠道类器官,多从肠道隐窝获取干细胞;肝脏类器官则源于肝实质细胞与肝干细胞。若样本质量欠佳,后续培养易失败。
采集与处理:采集时需严格无菌操作,尽量减少组织损伤。采集后尽快处理,利用特殊酶消化,将组织解离成单细胞或小细胞团,同时避免过度消化。
培养基成分
基础培养基:依不同类器官特性,选择合适基础培养基,如 DMEM/F12 常用于多种上皮类器官培养,为细胞提供基本营养。
添加物:添加生长因子,如培养肠类器官时,EGF 促进细胞增殖,Wnt 信号通路激活剂维持干细胞特性;还需补充激素、氨基酸、维生素等,部分情况需添加血清或血清替代物,但要严格控制批次差异。
细胞外基质
类型:常用基质胶模拟体内细胞外环境,为细胞提供物理支撑与信号传导。如 Matrigel,富含多种蛋白与生长因子,利于类器官形成。
使用:需在低温下将细胞与基质胶混合后铺板,待基质胶凝固后添加培养基培养,确保细胞均匀分布在基质胶中。
培养环境
温度与气体:通常维持在 37℃、5% CO₂ 环境,CO₂用于稳定培养基 pH 值,部分类器官可能对氧气浓度有特殊需求,如低氧环境(5%-10% O₂)利于某些干细胞增殖。
培养器皿:表面需经特殊处理,以增强细胞黏附,防止类器官贴壁异常,如超低吸附板或经亲水化处理的培养板。
操作规范
接种密度:合适的接种密度是类器官形成关键,密度过低细胞间信号交流不足,过高则营养竞争激烈。例如,每孔接种数千个细胞,需依类器官类型优化。
换液与传代:定期换液,去除代谢废物并补充营养,一般 2-3 天换液一次;类器官生长至一定阶段需传代,注意酶解时间与吹打力度,避免损伤细胞。
观察与监测:定期通过显微镜观察类器官形态、生长状态,及时发现污染、细胞异常等问题,必要时借助分子生物学手段检测细胞特性。