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应用案例：干细胞衍生的四器官串联芯片
微观生理学系统在推动全球药物开发模式转变方面发挥着举足轻重的作用。在这里，我们设计了一个四器官芯片 (HUMIMIC Chip4, TissUse GmbH, Berlin, Germany)，将微型化的人体肠道、肝脏、大脑和肾脏模型相互连接在一起。四个器官模型均由来自同一健康供体的诱导多能干细胞预先分化而成，并整合到微生理系统中。四种自体组织模型在不含组织特异性生长因子的共同培养基中共培养 14 天后获得成功。虽然共培养培养基中没有添加生长因子，但肠道、肝脏和神经元模型都保持了特异性的Marker表达。只有肾脏模型被共存细胞过度生长，没有进一步分化。这一模型平台将为自体共培养交叉对话试验、疾病诱导和后续药物测试铺平道路。肠、肝、脑、肾四个人体器官的模型是在一个微型生物反应器（称为微生理系统）中培养的。器官模型被放置在生物反应器的不同隔间中，这些隔间通过微流体网络连接。这种流体循环使四个器官模型之间能够相互交流，类似于人体器官之间的血液循环。这些器官模型由来自单一捐献者的诱导多能干细胞设计而成。因此，所有器官模型都具有相同的遗传背景。这可能有助于将来对药物进行更准确、更针对病人的测试。
넶47 2023-09-15 -
应用案例：iPSC细胞系的培养和定向分化
德国TissUse GmbH公司的StemUse105 iPSC品系是从一名白血病患者身上重编程的，其他三个品系都来自健康的捐献者。所有 StemUse 细胞系都将进一步分化成不同的细胞类型。之后，这些不同类型的细胞将在多器官芯片（TissUse GmbH，德国）中共同培养，以研究器官模型之间的相互作用。我们已经在 StemUse101 系列中展示了这种方法。StemUse101品系的四个不同器官模型--肠、肝、肾和神经元模型--在四器官芯片（HUMIMIC Chip4）中分化和共培养，并在去共同生长因子的培养基中维持长达14天。
넶60 2023-09-15 -
应用案例：内源差示扫描荧光技术分析蛋白质稳定性
内源差示扫描荧光技术（intrinsic fluorescence DSF），是通过检测温度变化/变形剂浓度变化过程中蛋白内源紫外荧光的改变，获得蛋白质的热稳定性(Tm值)、化学稳定性（Cm值）等参数。可应用于蛋白缓冲液条件筛选及优化、小分子与蛋白结合情况的定性测定、蛋白质修饰及改造后的稳定性测定、蛋白变/复性研究、不同批次间蛋白稳定性对比等多个方面。
넶168 2023-09-06 -
应用案例：神经球和肝脏在芯片上的串联共培养
目前用于药物开发的体外实验平台无法模拟人体器官的复杂性，而人类和实验室动物的系统差异巨大，因此现有的方案都不能准确预测药物的安全性和有效性。德国、葡萄牙和俄罗斯的研究团队通过德国TissUse GmbH公司的微流控多器官串联芯片培养（MOC）平台，测试毒物对多器官的作用，揭示了基于微流控的多器官串联共培养能够更好的模拟人体的生理学环境。在体外培养条件下，由于氧气和营养供应有限，类器官培养往往会随着时间的推移而去分化。然而微流控系统中通过持续灌注培养基，更好地控制环境条件，如清除分泌物和刺激因子，并且培养基以可控流速通过，以模拟血流产生的生物剪切应力，因此类器官培养物可以保持良好的生长状态。
넶37 2023-08-14 -
应用案例：多器官串联芯片用于结核病疫苗和候选药物的测试
TissUse获得比尔和梅琳达·盖茨基金会的资助，在HUMIMIC芯片上开发人类临床前肺-肝-淋巴结串联共培养物，用于研究感染结核分枝杆菌的结核病疫苗开发和候选药物的测试。这一合作将有助于开发结核病候选疫苗和治疗模式。 在体内，每个器官都保持着自己的独立性，同时通过血液中的细胞和因子，与其他器官保持相互通讯。将几种类器官串联在一个共同的培养基的循环中，通过分泌的因子进行通讯和交流。模拟多器官之间的交流，可以研究每个器官代谢的产物对其他器官产生的影响，以及环境因子对于多器官的系统性效应。人类系统性疾病的发生过程都是通过破坏两个或多个器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和药疗就需要复杂的多器官平台作为体外生理模型的工具，以确定新的药物靶点和治疗方法。多器官芯片（MOC）的发展目标是建立各种不同的器官组合模型，用于药物有效性和安全性评估以及药动学/药效学(PK/PD)测试。
넶31 2023-08-14 -
应用案例：胰岛和肝脏在芯片上的串联共培养
人类系统性疾病的发生过程都是通过破坏两个或多个器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和药疗就需要复杂的多器官平台作为体外生理模型的工具，以确定新的药物靶点和治疗方法。2型糖尿病（T2DM）的发病率正在不断上升，并与多器官并发症相关联。由于胰岛素抵抗，胰岛通过增加分泌和增大胰岛体积来满足胰岛素不断增加的需求量。当胰岛无法适应机体要求时，血糖水平就会升高，并出现明显的2型糖尿病。由于胰岛素是肝脏代谢的关键调节因子，可以将生产葡萄糖的平衡转变为有利于葡萄糖的储存，因此胰岛素抵抗会导致糖稳态受损，从而导致2型糖尿病。过去已经报道了多种表征T2DM特征的动物模型，但是，从动物实验进行的研究往临床上转化的效果不佳。更重要的是，目前使用的药物，虽然能缓解糖尿病症状，但对疾病进一步发展的治疗效果有限。
넶344 2023-08-14 -
应用案例：芯片培养的重构人类表皮皮肤类器官
物质暴露后渗透到我们体内的主要途径是通过皮肤。我们的目标是为下一代含neopapille (NP)( 毛乳头等效物)的人类皮肤芯片模型的培养条件，并使用敏化剂肉桂醛建立概念验证测试。重建的人类皮肤由成纤维细胞填充的含有新表皮球(RhS-NP)的分层和分化的表皮组成，暴露在空气中，在动态流动下培养10天。研究了三个独立实验的重复性，每个实验都有多达21次的实验内重复。观察到表皮向neopapille球形内陷到水凝胶中。对培养基中乳酸脱氢酶(LDH)和葡萄糖水平的每日测量表明，在所有三个独立实验中以及在一个实验中的重复中，在整个培养期间都有较高的活力和稳定的代谢活性。外用肉桂醛暴露于RhS-NP导致剂量依赖的细胞毒性(增加LDH释放)和接触致敏剂特异性IL-18、促炎IL-1β、炎症IL-23和IFN-γ以及抗炎IL-10和IL-12p70的细胞因子分泌升高。这项研究证明了下一代复杂皮肤模型用于研究皮肤免疫毒性的稳定性和可行性。
넶390 2023-08-14 -
应用案例：质量光度计测量含去污剂的溶液
质量光度计量化了溶液中生物分子的质量分布。去污剂广泛应用于生物化学，但在水溶液中表现出复杂的行为。质谱光度法是研究含去污剂溶液中的生物分子以及评价分子聚集和胶束形成的有效方法。在此，我们描述了去污剂如何影响质谱光度测定，并概述了如何优化涉及去污剂的质谱光度测定实验条件的建议。 单个去污剂分子不能被质谱光度法检测到，因为它们散射的光的量很大程度上低于检测阈值。尽管如此，去污剂可以在比率质谱光度图像中产生噪声(信号波动)。这种噪声可能是由于水分子在去污剂分子周围形成大的溶剂化壳，去污剂分子在玻璃表面创建动态结构或其他因素，影响玻璃-水界面的折射率。
넶40 2023-07-24 -
应用案例：“眼见为实”超高速视频级原子力显微镜实时成像研究膜蛋白的形成过程和转运机制
超高速视频级原子力显微镜（High-Speed Atomic Force Microscope，HS-AFM）由日本 Kanazawa 大学 Prof. Ando 教授团队研发，日本RIBM公司（生体分子计测研究所株式会社，Research Institute of Biomolecule Metrology Co., Ltd）商业化的产品，可以达到视频级成像的商业化原子力显微镜。HS-AFM突破了传统原子力显微镜“扫描成像速慢”的限制，能够在液体环境下超快速动态成像，分辨率为纳米水平。样品无需特殊固定，不影响生物分子的活性，尤其适用于生物大分子互作动态观测。超高速视频级原子力显微镜HS-AFM主要有两种型号，SS-NEX样品扫描（Sample-Scanning HS-AFM）以及PS-NEX探针扫描（Probe-Scanning HS-AFM）。推出至今，全球已有100多位用户，发表 SCI 文章 300 余篇，包括Science, Nature, Cell 等顶级杂志。
넶109 2023-04-12 -
应用案例：“眼见为实”超高速视频级原子力显微镜实时成像观察CRISPR基因编辑过程
超高速视频级原子力显微镜（High-Speed Atomic Force Microscope，HS-AFM）由日本 Kanazawa 大学 Prof. Ando 教授团队研发，日本RIBM公司（生体分子计测研究所株式会社，Research Institute of Biomolecule Metrology Co., Ltd）商业化的产品，可以达到视频级成像的商业化原子力显微镜。HS-AFM突破了传统原子力显微镜“扫描成像速慢”的限制，能够在液体环境下超快速动态成像，分辨率为纳米水平。样品无需特殊固定，不影响生物分子的活性，尤其适用于生物大分子互作动态观测。超高速视频级原子力显微镜HS-AFM主要有两种型号，SS-NEX样品扫描（Sample-Scanning HS-AFM）以及PS-NEX探针扫描（Probe-Scanning HS-AFM）。推出至今，全球已有100多位用户，发表 SCI 文章 300 余篇，包括Science, Nature, Cell 等顶级杂志。
넶45 2023-04-12
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文献转载：利用人多能干细胞制备高保真耳蜗类器官
人类内耳是最复杂的器官之一，以螺旋形耳蜗为特征，耳蜗内细胞排列有序，有探测声音的感觉细胞以及错综复杂的前庭赋予平衡感。内耳形态发生的复杂性在胎儿发育期间高度协调且具有高保真性。听力障碍在出生时的发病率约为0.2%。随着耳机等音乐设备的出现，越来越多成年人出现更为严重的中度至重度听力损失。为了在体外重现人类内耳发育的复杂过程，2023年7月6日，美国印第安纳大学Eri Hashino研究组在Cell Stem Cell发文题为Generating high-fidelity cochlear organoids from human pluripotent stem cells，通过人类诱导多能干细胞建立了高保真性耳蜗类器官。
넶24 2023年10月13日 -
前沿进展：国产蛋白质稳定性分析仪PSA-16应用于蛋白质分析
多功能蛋白质稳定性分析仪PSA-16是一款无需加入荧光染料、高通量、低样品消耗量检测蛋白质稳定性的设备。该设备基于内源差示扫描荧光技术（intrinsic fluorescence DSF），通过检测温度变化/变形剂浓度变化过程中蛋白内源紫外荧光的改变，获得蛋白质的热稳定性(Tm值)、化学稳定性（Cm值）等参数。可应用于蛋白缓冲液条件筛选及优化、小分子与蛋白结合情况的定性测定、蛋白质修饰及改造后的稳定性测定、蛋白变/复性研究、不同批次间蛋白稳定性对比等多个方面。
넶537 2023年09月01日 -
文献转载：多个类器官串联共培养在疾病模型研究中的意义
人类系统性疾病的发生过程都是通过破坏两个或多个器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和药物治疗就需要复杂的多器官平台作为体外生理模型的工具，以确定新的药物靶点和治疗方法。2型糖尿病（T2DM）的发病率正在不断上升，并与多器官并发症相关联。由于胰岛素抵抗，胰岛通过增加分泌和增大胰岛体积来满足胰岛素不断增加的需求量。当胰岛无法适应机体要求时，血糖水平就会升高，并出现明显的2型糖尿病。由于胰岛素是肝脏代谢的关键调节因子，可以将生产葡萄糖的平衡转变为有利于葡萄糖的储存，因此胰岛素抵抗会导致糖稳态受损，从而导致2型糖尿病。过去已经报道了多种表征T2DM特征的动物模型，但是，从动物实验进行的研究往临床上转化的效果不佳。更重要的是，目前使用的药物，虽然能缓解糖尿病症状，但对疾病进一步发展的治疗效果有限。
넶26 2023年08月14日 -
文献转载：多个类器官串联共培养在药代动力学和药效学研究中的意义
目前用于药物开发的体外实验平台无法模拟人体器官的复杂性，而人类和实验室动物的系统差异巨大，因此现有的方案都不能准确预测药物的安全性和有效性。德国、葡萄牙和俄罗斯的研究团队通过德国TissUse GmbH公司的微流控多器官串联芯片培养（MOC）平台，测试毒物对多器官的作用，揭示了基于微流控的多器官串联共培养能够更好的模拟人体的生理学环境。在体外培养条件下，由于氧气和营养供应有限，类器官培养往往会随着时间的推移而去分化。然而微流控系统中通过持续灌注培养基，更好地控制环境条件，如清除分泌物和刺激因子，并且培养基以可控流速通过，以模拟血流产生的生物剪切应力，因此类器官培养物可以保持良好的生长状态。
넶26 2023年08月14日 -
前沿进展：多器官串联芯片用于结核病疫苗和候选药物的测试
TissUse获得比尔和梅琳达·盖茨基金会的资助，在HUMIMIC芯片上开发人类临床前肺-肝-淋巴结串联共培养物，用于研究感染结核分枝杆菌的结核病疫苗开发和候选药物的测试。这一合作将有助于开发结核病候选疫苗和治疗模式。 在体内，每个器官都保持着自己的独立性，同时通过血液中的细胞和因子，与其他器官保持相互通讯。将几种类器官串联在一个共同的培养基的循环中，通过分泌的因子进行通讯和交流。模拟多器官之间的交流，可以研究每个器官代谢的产物对其他器官产生的影响，以及环境因子对于多器官的系统性效应。人类系统性疾病的发生过程都是通过破坏两个或多个器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和药疗就需要复杂的多器官平台作为体外生理模型的工具，以确定新的药物靶点和治疗方法。多器官芯片（MOC）的发展目标是建立各种不同的器官组合模型，用于药物有效性和安全性评估以及药动学/药效学(PK/PD)测试。
넶42 2023年06月09日 -
前沿进展：通过微生理方法解决药物研发的评估困难—第四届大西洋毒理学研讨会报告（五）
最近出现的微生理系统——在体外模仿人体组织、器官和循环生物学的微流控仿生装置——被认为是可能彻底改变如今的药物开发模式。一项近期由美国政府倡议并在欧洲和亚洲开展的研究项目，最近获得了第一个前沿成果：基于微生理系统的人的单器官和多器官工程，在此基础上建立的测试系统有望模拟不同的疾病阶段，并在临床试验之前预测毒性、免疫原性、ADME谱和治疗效果。这一技术将对药物发展的未来产生重大影响。此外，基于微生理系统的分析可能会彻底改变我们当前的模式，对任何新物质（例如用于农业、食品、生态系统或化妆品）的危害进行排序，从而取代目前使用的实验动物模型。来自学术界、工业界和监管机构的36位专家在德国柏林举办了一个集中研讨会（2015年6月），回顾了目前微生理系统的现状，并评估了药物开发周期中广泛的、具有潜力的方法，提出了可行的技术解决方案，建立人的体外生物学的更高水平的技术。此外，会议重点介绍了器官芯片的重要的案例，以及各种国家和国际项目。最后，概述了未来的路线图，允许在全球范围内进行更具预测性和监管认可的物质检测的方法。
넶57 2023年02月23日 -
前沿进展：通过微生理方法解决药物研发的评估困难—第四届大西洋毒理学研讨会报告（四）
最近出现的微生理系统——在体外模仿人体组织、器官和循环生物学的微流控仿生装置——被认为是可能彻底改变如今的药物开发模式。一项近期由美国政府倡议并在欧洲和亚洲开展的研究项目，最近获得了第一个前沿成果：基于微生理系统的人的单器官和多器官工程，在此基础上建立的测试系统有望模拟不同的疾病阶段，并在临床试验之前预测毒性、免疫原性、ADME谱和治疗效果。这一技术将对药物发展的未来产生重大影响。此外，基于微生理系统的分析可能会彻底改变我们当前的模式，对任何新物质（例如用于农业、食品、生态系统或化妆品）的危害进行排序，从而取代目前使用的实验动物模型。来自学术界、工业界和监管机构的36位专家在德国柏林举办了一个集中研讨会（2015年6月），回顾了目前微生理系统的现状，并评估了药物开发周期中广泛的、具有潜力的方法，提出了可行的技术解决方案，建立人的体外生物学的更高水平的技术。此外，会议重点介绍了器官芯片的重要的案例，以及各种国家和国际项目。最后，概述了未来的路线图，允许在全球范围内进行更具预测性和监管认可的物质检测的方法。
넶76 2023年02月23日 -
前沿进展：通过微生理方法解决药物研发的评估困难—第四届大西洋毒理学研讨会报告（三）
最近出现的微生理系统——在体外模仿人体组织、器官和循环生物学的微流控仿生装置——被认为是可能彻底改变如今的药物开发模式。一项近期由美国政府倡议并在欧洲和亚洲开展的研究项目，最近获得了第一个前沿成果：基于微生理系统的人的单器官和多器官工程，在此基础上建立的测试系统有望模拟不同的疾病阶段，并在临床试验之前预测毒性、免疫原性、ADME谱和治疗效果。这一技术将对药物发展的未来产生重大影响。此外，基于微生理系统的分析可能会彻底改变我们当前的模式，对任何新物质（例如用于农业、食品、生态系统或化妆品）的危害进行排序，从而取代目前使用的实验动物模型。来自学术界、工业界和监管机构的36位专家在德国柏林举办了一个集中研讨会（2015年6月），回顾了目前微生理系统的现状，并评估了药物开发周期中广泛的、具有潜力的方法，提出了可行的技术解决方案，建立人的体外生物学的更高水平的技术。此外，会议重点介绍了器官芯片的重要的案例，以及各种国家和国际项目。最后，概述了未来的路线图，允许在全球范围内进行更具预测性和监管认可的物质检测的方法。
넶88 2023年02月23日 -
行业动态：美国参议院通过了食品药品监督管理局现代化法案，目标是取消联邦对新药进行动物试验的强制要求
2022年9月29日，美国参议院无异议地一致通过了美国食品药品监督管理局现代化法案（FDA Modernization Act 2.0），该法案的目标是取消联邦对新药进行动物试验的强制要求，可能导致未来几年里对实验动物的使用大幅度减少。目前看来，最有可能部分替代动物试验的技术就是类器官和器官芯片。但是现有的类器官芯片模型还远未到能让科研人员信服的地步，就更不用提标准更严的监管机构。因此，类器官要真正应用于新药开发领域，并且以至于取代动物试验，仍有很漫长的一条路要走。但是目前，类器官芯片已经开始广泛应用于药物高通量筛选、药理药效研究、毒理安全性评价以及临床转化医学等药物研发全流程，可以预见，在不久的未来，类器官芯片技术会越来越多替代动物实验，成为不可缺少的手段。
넶317 2022年10月17日 -
文献转载：芯片上的患者“身体”—将类有机体理论转化为个体化精准治疗方法
第一个体外系统有机体生殖生物学的概念在12年前就被提出来了。这些概念当时被称为“芯片上的人体human-on-a-chip”或“芯片上的身体body-on-a-chip”，微生理系统将成为在体外以生物学上可接受的最小尺度模拟人类生物体生理和形态的相关技术平台，因此，能够以前所未有的精度为每个患者选择个性化治疗方案。与此同时，第一个人类类器官——干细胞衍生的复杂三维器官模型，可以在体外扩展和自我组织——已经证明，只要给人类干细胞提供个体发生的相应诱导，就可以在体外自我组装微小的早期的人类器官结构。这样的早期的类器官可以精确地反映出人体中各自对应器官的一系列独特的生理和病理生理特征。我们现在把过去的“芯片上的人体human-on-a-chip”的概念发展成“有机生物体”理论。
넶161 2022年08月22日
