【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及器官芯片技术、干细胞和组织工程领域，具体涉及一种基于器官芯片的血管化胎盘类器官模型构建方法。
技术介绍
1、胎盘是妊娠期连接母体与胎儿的重要器官，它是一种高度血管化的胚外组织，调控母胎之间的内源性和外源性物质交换，具有代谢和分泌等生理功能，对维持胎儿正常发育有重要作用。胎盘绒毛作为分隔母体血液和胎儿循环的母胎界面，包含胎盘滋养层、基底膜和胎儿毛细血管内皮等多层结构。妊娠期间，胎盘绒毛浸润在母体血液中并持续发育，有利于提高母胎界面物质交换的效率。然而，胎盘功能失调会导致各种妊娠不良结局，如先兆子痫、胎儿生长限制、流产和早产等，并可能长期地影响子代健康。因此，建立包含复杂细胞类型和组织功能以及动态血流微环境的仿生胎盘体外模型对于深入了解胎盘早期发育，母胎疾病研究以及早期诊断和治疗等具有重要意义。
2、目前，人胎盘发育或疾病研究主要依赖传统的二维细胞培养和动物模型。二维细胞培养无法模拟生理条件下细胞的微环境，不能完全反映细胞在生理或病理条件下的形态学和分子水平的改变。动物模型由于种属差异，与人胎盘发育过程和组织结构差异巨大，很难完全反映人胎盘组织的微环境和生理情况。因此，它们难以真实模拟人胎盘组织的生理和病理反应，具有一定局限性。从人囊胚或原代胎盘细胞滋养层（ctb）中分离的人滋养层干细胞具有长期增殖和双潜能分化的能力，可分化为合胞体滋养层（stb）和侵袭型滋养层（evt）细胞。近年来，原代胎盘组织或多种干细胞衍生的胎盘类器官建立起来，它是由组织细胞在静态3d培养条件下增殖、分化并自组装形成的三维结构，在一定
3、尽管胎盘类器官作为母胎界面的生理相关模型具有很大的应用潜力，但由于缺乏关键的细胞类型（如血管内皮细胞）和可控的动态微环境，在重现胎盘组织结构和表型的复杂性等方面仍面临很多局限和不足。首先，孔板中静态培养类器官的方法无法模拟体内胎盘发育过程中的动态细胞微环境，缺乏可控的生化和物理微环境因素。其次，由于3d细胞球的结构特点，使得内部细胞由于缺少氧气和营养，容易出现中心细胞坏死现象，限制了胎盘类器官发育的程度，包括体积大小、功能成熟度等。器官芯片是一种以微流控技术为核心构建的器官微生理系统，具有三维细胞动态培养和理化微环境因素精确调控等优势，可通过模拟组织-组织界面、流体剪切力、机械应力、生化浓度梯度等因素实现仿生组织器官构建。因此，结合器官芯片工程技术和干细胞发育学协同策略，有望优化和改善胎盘类器官的复杂结构和功能，为体外建立具有更高生理相关性的胎盘类器官模型系统提供新的思路，突破类器官传统研究模式和方法的局限。综上，将器官芯片技术与胎盘类器官相结合，优化体外胎盘类器官的发育及形成尚属空白。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于器官芯片的血管化胎盘类器官模型构建方法，通过整合干细胞自组织、三维细胞培养、组织界面、细胞-细胞相互作用和动态流体环境等要素，很好地模拟了体内胎盘早期发育的血流动态微环境，高效地实现了人滋养层干细胞向胎盘类器官的可控分化和发育，以及血管化胎盘类器官的构建。产生的胎盘类器官包含多种滋养层细胞亚型和类似胎盘绒毛的结构，可实现胎盘类器官的非传代持续长期培养和功能维持。本专利技术具有简单易操作、可重复性强、灵活性高、可原位示踪和实时监测的特点，可替代动物模型和传统的二维培养方式，为模拟人胎盘早期发育、母胎疾病研究、药物筛选和测试提供了一个新的平台。
2、本专利技术实施例提供了一种基于器官芯片的血管化胎盘类器官模型构建方法，包括：
3、s1、插件式器官芯片的制备；
4、s2、三维胎盘类器官在所述插件式器官芯片上的分化和发育；
5、s3、血管化胎盘类器官模型构建。
6、可选的，所述插件式气管芯片包括上盖、插件和芯片本体，所述上盖覆盖于所述芯片本体的上方；
7、所述芯片本体由上至下设置有通孔层和通道层，所述通道层设置在对应的通孔层下方，且所述通孔层和通道层一体成型；所述插件放置在所述通孔内。
8、可选的，所述通孔层上设置有至少一排通孔，每排通孔至少包括3个通孔，通孔相互独立，垂直于通道层设置，每一排通孔作为一个培养单元；
9、所述通道层上设有多个通道槽，每个通道槽对应于一个培养单元；所述通道层和通孔层闭合后，每个培养单元底部四周与通道槽四周闭合，使每一培养单元均为独立结构。
10、可选的，所述插件从上至下依次包括设置在顶部的支撑结构、与所述支撑结构下方连接的中空的腔室，以及设置在腔室底部的多孔薄膜33；所述多孔薄膜的材料为聚碳酸酯或聚酯，多孔薄膜的孔径为0.1-12.0μm；
11、每一个培养单元中间位置的通孔为插件池，所述支撑结构用于将插件卡在每一个插件池中，插件池两边的通孔为流动培养基储液池，用以放置培养基，当插件置于插件池后，插件底部的多孔薄膜浸润于通道的槽液面下。
12、可选的，所述s2具体包括：
13、s21、将人滋养层干细胞在包被5-10µg/ml iv型胶原的孔板中进行扩增培养，待细胞生长70%-90%后，消化，离心，细胞沉淀重悬，加到带有凹陷结构的微孔板中使滋养层干细胞自组装成细胞球，形成的细胞球大小为50-200µm；
14、s22、将细胞球使用浓度为8-10 mg/ml的matrigel重悬，matrigel终浓度的体积比为60%-80%，在孔板中制备细胞球/matrigel胶滴，每个胶滴体积为20-40µl，每个胶滴中包含的细胞球个数为60-120个，将孔板置于培养箱中15-30min，使matrigel胶滴凝固，补加分化培养基tom，静置培养6-8 h；
15、s23、静置培养后进行动态培养，将含有细胞球的胶滴转移到插件中，插件池两边的通孔为培养基储液池，补加分化培养基tom，将所述插件式器官芯片放在摇床上，随摇床上下摇摆为胎盘类器官提供流体动态培养环境并促进营养物质交换，继续培养5-8天后，实时追踪，鉴定发现芯片上滋养层干细胞持续地生长和分化，并形成含有不同滋养层细胞亚型和类似绒毛结构的胎盘类器官时，从而实现模拟胎盘早期发育过程。
16、可选的，所述人滋养层干细胞来源于人囊胚滋养外胚层细胞、原代胎盘组织或者其他多能干细胞诱导的滋养层干细胞。
17、可选的，所述s3具体包括：
18、s31、将2×105~6×105个血管内皮细胞接种到所述插件式器官芯片通孔内插件的多孔薄膜反侧，多孔薄膜预先用20~200µg/ml i型胶原包被；将插件倒置2-3小时，使内皮细胞贴附在多孔膜上；在培养基储液池中补加内皮培养基egm-2，过夜静置培养，形成单层致密的内皮组织屏障；
19、s32、胎盘类器官分化第6天时，将含有类器官的胶滴转移到含有内皮组织屏障插件内部的多孔薄膜正侧，并进行动态培养，实现胎盘类器官与内皮细胞的共培养；将芯片通道内培养基替换为共同培养基，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于器官芯片的血管化胎盘类器官模型构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插件式气管芯片包括上盖、插件和芯片本体，所述上盖覆盖于所述芯片本体的上方；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通孔层上设置有至少一排通孔，每排通孔至少包括3个通孔，通孔相互独立，垂直于通道层设置，每一排通孔作为一个培养单元；
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述插件从上至下依次包括设置在顶部的支撑结构、与所述支撑结构下方连接的中空的腔室，以及设置在腔室底部的多孔薄膜；所述多孔薄膜的材料为聚碳酸酯或聚酯，多孔薄膜的孔径为0.1-12.0μm；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S2具体包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述人滋养层干细胞来源于人囊胚滋养外胚层细胞、原代胎盘组织或者其他多能干细胞诱导的滋养层干细胞。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所述共同培养基为T
...【技术特征摘要】
1.一种基于器官芯片的血管化胎盘类器官模型构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插件式气管芯片包括上盖、插件和芯片本体，所述上盖覆盖于所述芯片本体的上方；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通孔层上设置有至少一排通孔，每排通孔至少包括3个通孔，通孔相互独立，垂直于通道层设置，每一排通孔作为一个培养单元；
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述插件从上至下依次包括设置在顶部的支撑结构、与所述支撑结构下方连接的中空的腔室，以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚清，秦建华，
申请(专利权)人：中国科学技术大学苏州高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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