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英國Kirkstall Quasi Vivo細胞灌流培養(yǎng)系統(tǒng)
Quasi Vivo® 系統(tǒng)有 3 個不同的腔室可用，每個腔室都旨在滿足特定應用的需求。 | |||
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允許浸沒式細胞培養(yǎng)，而模塊化特性允許互連細胞共培養(yǎng)。 | 與市售的 transwells 和插入物兼容，使用戶能夠在氣液界面培養(yǎng)細胞并創(chuàng)建液/液屏障模型。 | 由標準多孔板占地面積上的 6 個腔室組成，由幾乎沒有或沒有非特異性結合的材料制成。 | |
顛fu傳統(tǒng)細胞培養(yǎng)方式，灌流培養(yǎng)系統(tǒng)
呼吸道上皮細胞的氣液界面培養(yǎng)是研究經空氣傳播的病原體，如SARS等的常用的模型。傳統(tǒng)的培養(yǎng)方式是用TransWell在普通培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)。但是此種培養(yǎng)方式無法模擬培養(yǎng)過程中營養(yǎng)物質和代謝廢物在組織內的運輸，培養(yǎng)得到的模型通常有各種各樣的缺陷，并且所需實驗周期較長。
呼吸道上皮細胞的常規(guī)transwell靜止培養(yǎng)方式
| Quais Vivo（QV600）灌流培養(yǎng)系統(tǒng)（腔室+儲液瓶+底座+管道+泵等）
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而灌流培養(yǎng)系統(tǒng)可為細胞培養(yǎng)提供持久恒定的流動培養(yǎng)環(huán)境，大限度模擬體內環(huán)境。研究發(fā)現，使用系統(tǒng)進行灌流培養(yǎng)與靜態(tài)培養(yǎng)相比，氣液界面培養(yǎng)的呼吸道上皮細胞（正常人氣管上皮細胞 Normal Human BronchialEpithelial Cells，簡稱NHBE；小氣道上皮細胞 Small Airway EpithelialCells，簡稱SAE），發(fā)育分化速度更快，表現為纖毛分化度更高，纖毛運動更強、粘液產生和屏障功能更強。在灌注下加速分化后，將上皮細胞轉移到靜態(tài)條件下，并添加抗原呈遞細胞（APC）以研究其在病原體感染后的功能。（ChandorkarP, et al., Fast-track development of an in vitro3D lung/immune cell model to studyAspergillus infections. Sci Rep. 2017 7(1):11644. doi:10.1038/s4-4.）
01、人體內所有的細胞都需要營養(yǎng)物質和代謝廢物的流動 |
02、肺部氣管/支氣管和小氣道上皮結構精細，進行體外 培養(yǎng)模擬體內環(huán)境，對呼吸道病原體的研究至關重要 |
03、采用全新的灌流培養(yǎng)方式培養(yǎng)呼吸道上皮細胞 （采用QV600） |
相比使用transwell靜止培養(yǎng)（StaticConditions),此灌流培養(yǎng)系統(tǒng)（PerfusedConditions）中，呼吸道上皮細胞的生長和分化呈現更好狀態(tài)
04、電鏡照片顯示，采用灌流培養(yǎng)方式（Perfusedconditions）的呼吸道上皮細胞， 分化程度更高 |
05、使用MUC5B染色可以發(fā)現，采用灌流培養(yǎng)方式（Perfusedconditions）的呼吸道上皮細胞，在培養(yǎng)的第7天即可分泌大量粘液。染色可以發(fā)現，細胞間的緊密連接發(fā)育更完善 |
06、使用WGA染色發(fā)現，采用灌流培養(yǎng)方式（Perfusedconditions）的呼吸道上 皮細胞，纖毛分化度更高 |
07、測量TEER（經細胞電阻），采用灌流培養(yǎng)方式（Perfusedconditions）的呼吸道上皮細胞TEER值更大，代表得到的上皮細胞膜狀結構更完整 |
Quasi Vivo全球應用
全球使用Kirkstall公司灌流培養(yǎng)系統(tǒng)的學術及研究機構已達70+個，遍布美國、英國、法國、瑞典、奧地利、意大利、荷蘭、瑞士、日本等。目前灌流培養(yǎng)系統(tǒng)已成功用于以下器官模型的培養(yǎng)：
1.呼吸系統(tǒng)（培養(yǎng)熱點）
2. 肝臟
3. 腎臟
4.心血管
5.成纖維細胞
6.糖尿病模型
7.血腦屏障
8.腦組織類器官
一、不同細胞，型號怎么選？
01、單一細胞 QV500：所有腔室培養(yǎng)相同的細胞。
| 02、細胞共培養(yǎng) QV600：每個腔室培養(yǎng)2種或以上細胞。
| QV900：使管路上游的細胞培養(yǎng)基成為下游細胞的條件培養(yǎng)基。
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流動培養(yǎng)形成含血管的3D心臟組織 | 再生醫(yī)學
在再生醫(yī)學領域，怎樣培養(yǎng)出含血管的組織，是未來應用能否成功的關鍵之一。早期的臨床試驗采用生長因子或細胞注射的方法來修補損傷的心臟，但由于注射細胞造成的炎癥反應和局部缺血會在體內造成低氧環(huán)境，使得注射的細胞定植率低而死亡率高，不能有效地修復損傷的心臟功能。
Quasi VivoQV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)為接種在明膠支架上的人間充質干細胞（hMSCs）和人心肌祖細胞（hCMPC）提供充足的氧氣，促進細胞和營養(yǎng)物質向支架核心內擴散，并能快速有效地排除組織內的代謝廢物，促進血管生成，從而形成由血管樣和心臟樣細胞組成的組織結構密集的適于體內移植的原組織。（PagliariS, et al. A multistep procedure to prepare pre-vascularized cardiactissue constructs using adult stem cells, dynamic cell cultures,and porous scaffolds. Frontiers in Physiology. 2014; 5:210）
流動培養(yǎng)系統(tǒng)(QV500型)的蠕動泵將培養(yǎng)基從儲液瓶泵到兩個串聯(lián)的培養(yǎng)腔室內， 并能保持恒定流速（200μl/min），保證多孔明膠支架內層的培養(yǎng)基流動。 |
構建含血管的3D心臟的實驗方案示意圖。明膠多孔支架被浸入稀釋的Matrigel中，然后轉移至內皮分化培養(yǎng)基中。之后將人間充質干細胞接種在支架上，使人間充質干細胞定植在支架培養(yǎng)上并向內皮進行分化，96小時后，將在聚苯乙烯細胞培養(yǎng)板用心臟分化培養(yǎng)基預先定型2周的心臟GFP人心肌祖細胞接種于血管化的支架上，用QV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)在心臟分化培養(yǎng)基中培養(yǎng)7天。 |
采用上述實驗方案，對用QV500培養(yǎng)一周后的共培養(yǎng)結構進行檢測， 發(fā)現在支架上有大量細胞定殖。 |
QV500流動培養(yǎng)條件下支架內部浸潤了大量的血管樣細胞（紅色）和人心肌前體細胞 （hCMPC）衍生的心肌細胞（綠色），而靜態(tài)培養(yǎng)條件下，細胞大部分分布在支架表面。 |
免疫組化結果顯示通過QV500動態(tài)培養(yǎng)可以促進心肌樣細胞（GFP，綠色）和 內皮樣細胞（VCAM-1陽性細胞，紅色）向支架內部浸潤。 |
(A)切片顯示QV500流動培養(yǎng)的內皮樣細胞（VCAM-1陽性細胞，紅色）排列成孔狀，形成管狀結構，并與心肌樣細胞（GFP，綠色）接觸。 （B）QV500流動培養(yǎng)條件下，支架內廣泛的細胞分布導致形成密集組裝的多細胞組織，該組織衍生自所用的人間充質干細胞（hMSCs）和人心肌前體細胞（hCMPC）。 |
| 總結：在本文中使用的QV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)，能增強氧氣與營養(yǎng)物質的運輸，進而增強工程化心血管組織的活性和功能。 與眾不同的流動培養(yǎng)系統(tǒng)，讓日、美、英、法、瑞士、瑞典等全球70多個研究機構獲得了更強大的細胞培養(yǎng)工具，在包括呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、肝臟、腎臟、腸道、腦組織類器官，以及糖尿病的研究上更進一步。 | |
流動培養(yǎng)實現血腦屏障三種細胞共培養(yǎng) | 阿爾茨海默病新模型 |
血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)在中樞神經系統(tǒng)（CNS）的生理和病理中都起著重要的作用。血腦屏障功能異常會引起包括阿爾茨海默癥(AD)等許多神經退行性疾病。組成血腦屏障的毛細血管內皮細胞（capillaryendothelialcells）、周細胞（pericytes）以及星形膠質細胞（astrocytes）間的復雜的相互作用使得很難在體內確定這三種細胞對神經毒性各自的貢獻。 |
 | 而流動培養(yǎng)系統(tǒng)可為體外培養(yǎng)這三種細胞提供在不形成屏障的情況下維持細胞間通訊的佳培養(yǎng)環(huán)境。流動培養(yǎng)系統(tǒng)為未來研究不同類型的血腦屏障細胞在中樞神經系統(tǒng)疾病和細胞毒性試驗中的特殊作用提供一個有價值的工具。（Miranda-AzpiazuP, et al. A novel dynamic multicellular co-culture system forstudying individual blood-brain barrier cell types in braindiseases and cytotoxicity testing. Sci Rep. 2018; 8(1):1-10.） |
圖 1.單獨培養(yǎng)的人星形膠質細胞（A，GFAP陽性）、周細胞（B，α-actin陽性）、 血管內皮細胞（C，CD31陽性）以及血管內皮細胞形成的緊密連接（D，ZO1陽性）。 |
圖 2用QV500培養(yǎng)共享相同的培養(yǎng)基的星形膠質細胞、周細胞和血管內皮細胞的示意圖（A），R為儲液瓶，P為蠕動泵。連接培養(yǎng)基存儲瓶的一個QV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)的細胞培養(yǎng)腔室（B）。 |
圖 3 QV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)建立的能同時培養(yǎng)三種不同細胞的多細胞共培養(yǎng)體系。 |
圖4幾種流動培養(yǎng)方式示意圖：A圖為單獨星形角質細胞流動培養(yǎng)，B圖為單獨周細胞流動培養(yǎng)，C圖為單獨血管內皮細胞流動培養(yǎng)，D圖為三種細胞組合后一起流動培養(yǎng)。 |
圖5用MTT法測細胞活力，與靜態(tài)培養(yǎng)相比，采用QV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)對單獨培養(yǎng)血管內皮細胞（HBECs）、周細胞（HBVPs）、星形角質細胞（HAs）（A）或三種細胞共培養(yǎng)（B）的血管內皮細胞的細胞活力有明顯升高。 |
圖6用MTT法測細胞活力，與靜態(tài)培養(yǎng)（Static）相比，流動培養(yǎng)（Dynamic）的周細胞（HBVPs）會更早受到Aβ25-35（淀粉樣蛋白β肽的Aβ25-35片段，用于阿爾茨海默病的造模）的毒害。 |
| 總結：本文中研究者利用QV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)建立了三種細胞的共培養(yǎng)。這些細胞不接觸，通過共享培養(yǎng)基實現細胞間的通信，不形成屏障能更好的研究這些細胞類型單獨對不同化合物的響應情況。并且研究者還發(fā)現共享相同培養(yǎng)基的星形膠質細胞、周細胞和血管內皮細胞的適流速為50µl/min。 作為創(chuàng)新的細胞培養(yǎng)方法，Quasi Vivo流動培養(yǎng)已經全球70余家zhuanye機構使用驗證，獲得了令人側目的培養(yǎng)效果，在美、英、法、日等多國開展了頗具新意的細胞研究，涉及呼吸系統(tǒng)、肝臟、腎臟、心血管、成纖維細胞、糖尿病模型、腦組織類器官等。 | |
英國Kirkstall Quasi Vivo細胞灌流培養(yǎng)系統(tǒng)
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