Kirkstall 類器官串聯芯片微流控培養系統在SVZonChip模型的作用

神經干細胞（NSCs）主要位于SVZ和顆粒下區（SGZ），SVZ神經干細胞生態位（NSCN）是調節NSC自我更新和分化的關鍵微環境。由于動物研究的局限性和SVZ組織的動態特性，對SVZ的理解仍不完整。

2025年5月23日，比利時魯汶大學（KU Leuven）/希臘亞里士多德大學（Aristotle University of Thessaloniki,）研究人員使用英國Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯芯片動態構建系統，發表“A 3D SVZonChip Model for In Vitro Mimicry of the Subventricular Zone Neural Stem Cell Niche”。在本文中，英國Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯芯片動態構建系統，用于體外模擬腦室下區（SVZ）神經干細胞生態位的三維SVZonChip模型。該模型旨在減少動物實驗依賴，深入研究SVZ相關疾病，并推動轉化研究及個性化醫療發展。

Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯芯片動態構建系統

（一）模型構建

- 靜態3D類器官模型：將小鼠來源的室管膜細胞（ECs）、徑向膠質細胞（RGCs）、星形膠質細胞和NSCs整合到區域特異性去細胞化細胞外基質（ECM）中，以模仿SVZ的微環境。

- Kirkstall Quasi Vivo動態微流控培養系統：模擬腦脊液（CSF）的流動，將靜態模型與動態培養條件相結合，增強生理相關性。

(二)實驗方法

2.1 去細胞化處理：使用1%十二烷基硫酸鈉（SDS）處理牛SVZ組織5天，去除細胞成分，保留ECM結構。

2.2 細胞培養：從小鼠SVZ分離RGCs，并在特定培養基中進行培養和分化。

2.3 免疫細胞化學：使用特異性抗體分析pRGC和EC蛋白的表達。

2.4組織學和免疫組化：對小鼠大腦、3D類器官模型和去細胞化svzECM進行組織學分析和免疫熒光染色。

（三）關鍵結果

H&E染色證實去細胞化成功，ECM結構完整。MTT實驗顯示pRGCs在svzECM中增殖良好，免疫熒光圖像顯示細胞在水凝膠基質中的3D排列。通過LC–MS鑒定出31種不同的ECM蛋白，包括膠原蛋白、層粘連蛋白等。SEM顯示svzECM水凝膠具有均勻交錯的膠原纖維結構，流變學分析表明其具有黏彈性固體特性。動態模型中ECs的cilia形成較靜態條件更顯著，表明剪切應力促進cilia生成和細胞組織。

Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯芯片動態系統，其構建的SVZonChip模型成功捕捉了SVZ微環境的靜態和動態特性，為研究NSC行為和神經再生潛力提供了新平臺。該模型在轉化研究和治療篩選中具有應用前景，可結合患者特異性細胞或基因修飾細胞系，研究NSCN中的疾病特異性改變。模型的動態流體能力為探索機械力如何影響細胞行為提供了機會，可為新型治療策略提供見解。

（四）應用前景

4.1 疾病研究：可用于研究神經退行性疾病或腦腫瘤中的NSCN改變。

4.2 藥物篩選：作為評估神經藥物療效和安全性的替代模型，加速從實驗室到臨床的應用進程。

4.3 多樣化細胞來源：兼容多種干細胞來源，如間充質干細胞和神經干細胞系，擴展了其在生物醫學研究中的潛力。

（五）Kirkstall Quasi Vivo在本文中用于構建動態3D類器官串聯模型，模擬腦室下區微環境，對研究神經干細胞的行為和潛力至關重要，具體功能應用如下：

5.1構建動態培養環境

- 模擬腦脊液流動：Kirkstall Quasi Vivo微流控系統能夠產生脈動的層流，精確控制培養基的流動，模擬腦脊液在體內的流動，為細胞提供更接近生理條件的機械刺激。

- 維持細胞分化與功能：通過持續的培養基流動，系統為細胞提供穩定的營養物質和生長因子，有助于維持細胞的分化狀態和功能。

5.2提供實驗穩定性和靈活性

- 長期穩定培養：該系統支持長達15天的連續細胞共培養，確保在實驗過程中細胞的持續存活和分化。

- 靈活配置：系統可同時容納三個獨立的3D類器官模型，便于進行多個實驗條件的比較和對照。

5.3增強模型生理相關性

- 促進細胞成熟與功能形成：在微流控系統中培養的細胞顯示出更接近體內的生理特征，如室管膜細胞形成更多的運動性纖毛，有助于研究細胞的成熟和功能形成過程。

- 提高藥物篩選準確性：通過模擬體內環境，動態模型能夠更好地預測藥物在體內的行為和效果，提高藥物篩選的準確性和可靠性。

5.4優化實驗設計和數據收集

- 減少實驗誤差：系統的設計減少了培養基的泄漏和交叉污染風險，確保實驗結果的準確性和可重復性。

- 便于觀察和分析：微流控裝置的透明性和可控性使得細胞的觀察和分析更加方便，便于進行實時成像和動態監測。

Kirkstall Quasi Vivo類器官3D串聯芯片動態構建系統

Kirkstall Quasi Vivo類器官串聯芯片微流控培養系統在SVZonChip模型中發揮了關鍵作用，提供了動態培養環境和精確的流體控制，增強了模型的生理相關性和實驗的穩定性。這對于深入研究SVZ微環境中的細胞行為、疾病機制以及藥物篩選等方面具有重要意義。

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