芯片、类器官模型及其构建方法和构建装置以及应用制造方法及图纸

本申请涉及芯片、类器官模型及其构建方法和构建装置以及该类器官模型的应用，其中，该芯片用于类器官培养并包括芯片本体和开设于该芯片本体的上表面以作为培养腔的多个盲孔，所述培养腔在所述芯片本体上以矩阵状排布，其中，每个培养腔均具有相同的几何参数。每个培养腔均具有相同的几何参数。每个培养腔均具有相同的几何参数。

【技术实现步骤摘要】
芯片、类器官模型及其构建方法和构建装置以及应用


[0001]本申请涉及生物工程领域，更具体地说，涉及一种芯片、类器官模型及其构建方法和构建装置以及该类器官模型的应用。

技术介绍

[0002]类器官（Organoid）是指一种体外细胞培养模型，与体内来源组织或器官高度相似，与体内器官拥有高度相似的组织学特征，能够重现其生理功能并具有稳定的表型和遗传学特征，因而在培养个性化器官或组织、肿瘤个性化研究、药物筛选等方面有广阔的应用。
[0003]传统的类器官模型培养方式中，由于存在胶滴形态不可控、不同培养孔腔间类器官分布不均匀、胶滴没有支撑，容易散胶等、三维生长空间及生长速度不一致等问题，从而导致单孔或者复孔培养出的类器官模型的均一性较低，且批次间的标准程度低。因此，在大规模利用类器官模型进行应用时，例如在高通量药物筛选时，由于类器官模型的均一性或一致性不高，从而无法确保药物筛选结果的稳定性和真实性。
[0004]因此，开发可实现标准化或均一性相对较高的类器官模型构建的方案，成为本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种芯片，该芯片用于类器官培养并包括芯片本体和开设于该芯片本体的上表面以作为培养腔的多个盲孔，所述培养腔在所述芯片本体上以矩阵状排布，每个培养腔均具有相同的几何参数。
[0006]本申请还提供了一种类器官模型的构建方法，该构建方法包括：解离基质胶包埋的类器官，收集类器官后进行消化处理，制得单细胞悬液或细胞簇悬液，对单细胞悬液或细胞簇悬液进行活细胞计数；或者解离基质胶包埋的类器官，收集类器官后进行消化处理，制得单细胞悬液或细胞簇悬液，对单细胞悬液或细胞簇悬液进行活细胞计数，将所述单细胞悬液或细胞簇悬液与基质胶进行混合，制得混合悬液；将单细胞悬液或细胞簇悬液，或者将混合悬液分别以相同的液量注入到上述芯片的各个培养腔中，再分别将相同类型和相同液量的培养基注入到各个培养腔中，在各个培养腔中以相同的培养条件并行地进行类器官培养，以在各个培养腔中制得类器官模型。
[0007]另外，本申请还提供了一种类器官模型，该类器官模型通过本申请的构建方法而构建。
[0008]本申请还提供了一种类器官模型的构建装置，该构建装置为实施本申请所提供的上述构建方法的自动化装置或半自动化装置。
[0009]本申请还提供了一种类器官模型的应用，该应用为所述类器官模型在对外部刺激的响应测试中的应用，该类器官模型为本申请所提供的上述类器官模型，所述外部刺激包括病毒、细菌、化学药物、细胞药物、电刺激、磁刺激、各种辐射和基因编辑处理中的至少一
种。
[0010]根据本申请的技术方案，由于用于类器官培养的芯片中的每个培养腔均具有相同的几何参数，因此至少在物理结构上能确保类器官的培养均在相同的几何空间内进行，从而实现标准化或均一性相对较高的类器官模型的构建。
[0011]本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0012]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：图1为根据本申请一种实施方式的芯片的俯视图；图2为图1中培养腔的立体剖视图；图3中的a
‑
d为针对图2所示的培养腔进行注液和移液的示意图；图4A为根据本申请实施例的人源结肠癌类器官的形态学图像；图4B为根据本申请对比例2
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1的人源结肠癌类器官（位于培养腔底部的类器官）的形态学图像；图5为根据本申请实施例的不同密度的人源结肠癌类器官14天的生长数据；图6为根据本申请实施例的人源结肠癌类器官绝对直径的变异系数（CV）的统计数据；图7A为根据本申请实施例的其他癌种类器官在多个培养腔之间ATP检测数值的变异系数（CV）的统计数据；图7B为表示利用不同的培养平台所培养的人源结肠癌类器官在多个培养腔之间ATP检测数值的变异系数（CV）的统计数据；图8A为根据本申请实施例的鼠源结肠类器官的形态学图像；图8B为根据本申请对比例3
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1的鼠源结肠类器官模型（位于培养腔底部的类器官）的形态学图像；图9为根据本申请实施例的鼠源结肠类器官14天的生长数据；图10为根据本申请实施例的鼠源结肠类器官绝对直径的变异系数（CV）的统计数据。
具体实施方式
[0013]下面参考附图对本申请的技术方案进行详细地描述。
[0014]首先，结合图1和图2对本申请所提供的用于类器官培养的芯片进行详细描述。
[0015]一、芯片如图1和图2所示，本申请提供了一种芯片，该芯片用于类器官培养并包括芯片本体10和开设于该芯片本体的上表面以作为培养腔11的多个盲孔，所述培养腔11在所述芯片本体10上以矩阵状排布，其中，每个培养腔11均具有相同的几何参数。
[0016]在传统的类器官方案中，大都是没有标准化的培养模式，因此一般类器官培养的均一性和批次间的标准化程度低，因为是科研应用所以不需要具有矩阵排列的培养腔的芯片方案。即便是在大中小规模的类器官培养场景中，虽然已经提出具有矩阵排列的培养腔
的芯片方案，但现有技术中并未注意到培养腔几何参数的一致性对于利用该芯片所构建的类器官模型的均一性和标准化的重要影响。例如，在圆柱形培养腔和圆锥形培养腔内分别培养相同类型的类器官模型时，由于内部几何空间的不同，而导致类器官模型在三维结构上也会有明显的不同；即便是均为圆柱形培养腔，由于径向尺寸的不同，也会导致类器官模型在三维结构以及生长状态上具有明显的不同。
[0017]在传统的规模类器官模型方案中，对培养腔的几何参数的一致性并没有限制或提出具体要求，甚至在同一个芯片中设计不同几何参数的培养腔也是较为常见的。
[0018]然而，在类器官模型后续应用（如高通量药物筛选）的推动下，忽视培养腔几何参数一致性的类器官培养的传统平台已经不能满足产业的要求。因此，在本申请中提出了着重考虑培养腔几何参数一致性的类器官培养的芯片方案。通过将芯片的各个培养腔设计为具有相同的几何参数，从而至少在培养空间结构上实现所培养的类器官的一致性和批次间的标准化。
[0019]所述几何参数可以是培养腔的多种几何参数，如横截面的形状、横向尺寸（如直径）、纵向中心截面的形状和纵向尺寸（如深度）等。优选情况下，每个培养腔的容积为相同的，从而为所培养的类器官模型提供容积相同的空间。
[0020]优选情况下，每个培养腔由平行于所述芯片本体上表面的一个横截面所截取的横截面形状均为相同的且横截面积均为相同的。例如，所述培养腔11的横截面形状为圆形或包括正多边形在内的多边形，如正三角形、正方形、正五边形等。在优选情况下，每个培养腔的纵向中心截面的形状均为相同的，且具有相同的纵截面面积。通过对培养腔空间几何结构的一致性的限定，能够给所培养的类器官模型提供容积相同且立体几何形状也相同的培养空间，实现培养空间的一致性。
[0021]培养腔的空间几何形状可有多种结构形式。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.芯片，该芯片用于类器官培养并包括芯片本体（10）和开设于该芯片本体的上表面以作为培养腔（11）的多个盲孔，所述培养腔（11）在所述芯片本体（10）上以矩阵状排布，其中，每个培养腔（11）均具有相同的几何参数。2.根据权利要求1所述的芯片，其中，每个培养腔的容积为相同的；和/或每个培养腔由平行于所述芯片本体上表面的一个横截面所截取的横截面形状均为相同的且横截面积均为相同的。3.根据权利要求2所述的芯片，其中， 所述培养腔（11）的横截面形状为圆形或包括正多边形在内的多边形。4.根据权利要求1所述的芯片，其中，在使用该芯片进行类器官的培养过程中，在不同培养腔（11）内所培养的类器官为相同或者不同类型的类器官，在不同的培养腔（11）内针对类型相同的类器官的培养方法均是相同的，以在每个培养腔内以相同的培养条件并行地进行类器官的培养。5.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述培养腔（11）包括：培养孔（112），该培养孔（112）位于所述培养腔（11）的下部；和储液孔（111），该储液孔（111）位于所述培养腔（11）的上部且与所述培养孔（112）相通，其中：所述储液孔（111）的径向尺寸大于所述培养孔（112）的径向尺寸，并且在所述储液孔（111）与所述培养孔（112）之间在所述储液孔（111）的底部形成有台阶面（113）。6.类器官模型的构建方法，该构建方法包括：解离基质胶包埋的类器官，收集类器官后进行消化处理，制得单细胞悬液或细胞簇悬液，对单细胞悬液或细胞簇悬液进行活细胞计数；或者解离基质胶包埋的类器官，收集类器官后进行消化处理，制得单细胞悬液或细胞簇悬液，对单细胞悬液或细胞簇悬液进行活细胞计数，将所述单细胞悬液或细胞簇悬液与基质胶进行混合，制得混合悬液；将单细胞悬液或细胞簇悬液，或者将混合悬液分别以相同的液量注入到权利要求1
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4中任意一项所述的芯片的各个培养腔中，再分别将相同类型和相同液量的培养基注入到各个培养腔中，在各个培养腔中以相同的培养条件并行地进行类器官培养，以在各个培养腔中制得类器官模型。7.根据权利要求6所述的类器官模型的构建方法，其中，在所述芯片的每个培养腔中：所述单细胞悬液或细胞簇...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖荣荣，刘建闯，张晓会，李珮文，周宇，
申请(专利权)人：北京大橡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：