一）功能應(yīng)用

體內(nèi)模型存在許多局限性：較高的實(shí)驗(yàn)成本、有限的吞吐量、倫理問(wèn)題和遺傳背景的差異。更重要的是，與人類(lèi)相比，它們?cè)谒幬镄?yīng)和/或疾病表型方面表現(xiàn)出巨大的生理差異，這解釋了臨床試驗(yàn)經(jīng)常失敗的原因。

Kirkstall Ltd.zhuanli技術(shù)的Quasi Vivo®器官芯片微生理系統(tǒng)又稱(chēng)為微流體“芯片上器官”系統(tǒng)，具有相互連接的細(xì)胞培養(yǎng)單元，為類(lèi)器官生長(zhǎng)提供更具生理相關(guān)性的體內(nèi)微環(huán)境。

動(dòng)態(tài)3D細(xì)胞類(lèi)器官芯片共培養(yǎng)系統(tǒng),通過(guò)提供一種近生理的體外模型，模擬細(xì)胞微環(huán)境，具有更完整的結(jié)構(gòu)和功能，解決動(dòng)物與人類(lèi)之間的種屬差異，且可在體外模擬多種器官特異性疾病狀態(tài)，反映藥物在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和人體器官對(duì)藥物刺激的真實(shí)響應(yīng)，捕捉復(fù)雜的生理學(xué)反應(yīng)，并滿足高通量的要求。它是一個(gè)多室流動(dòng)系統(tǒng)，為類(lèi)器官培養(yǎng)提供了一個(gè)緊湊、易于使用的解決方案，包括2D、3D、屏障，或多器官。在疾病模型，藥物篩選和毒性測(cè)試，再生醫(yī)學(xué)和組織工程，發(fā)育生物學(xué)研究，感染與免疫研究，個(gè)性化醫(yī)學(xué)，癌癥研究等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

（二）動(dòng)態(tài)3D細(xì)胞類(lèi)器官芯片共培養(yǎng)系統(tǒng),性能特點(diǎn)

Quasi Vivo® 作為一種先進(jìn)的器官芯片系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于解決學(xué)術(shù)和工業(yè)研究人員在開(kāi)展體外和體內(nèi)研究時(shí)遇到的主要問(wèn)題，具有下列性能優(yōu)勢(shì)：
1.功能延展性強(qiáng)
可選擇氣液界面、液液界面、支架和流動(dòng)方案的多樣化培養(yǎng)方式
允許獨(dú)立、可控的空氣、氣體或液體層流流向頂端和基底外側(cè)
滿足多器官/多細(xì)胞共培養(yǎng)，細(xì)胞間的信號(hào)傳遞等實(shí)驗(yàn)要求。加速類(lèi)器官細(xì)胞分化和成熟，提高細(xì)胞活力，適合長(zhǎng)期培養(yǎng)
2.成像友好
配備了光學(xué)窗口在頂部或底部表面，便于理想的實(shí)時(shí)高分辨率成像
3.易于獲取樣本
直接收集樣本和獲取組織或液體樣本
4.模擬生物力學(xué)和濃度梯度
嚴(yán)格控制多個(gè)變量，可以模擬生理特征，如血液循環(huán)，組織間液流動(dòng)態(tài)等，為細(xì)胞提供生物力學(xué)信號(hào)；可以實(shí)現(xiàn)免疫細(xì)胞共培養(yǎng)以及血管化等復(fù)雜模型構(gòu)建；用于研究多種生理過(guò)程，如細(xì)胞遷移、分化、免疫反應(yīng)以及癌癥的轉(zhuǎn)移等
5.便攜和易于操作
緊湊型模塊化腔室結(jié)構(gòu)，具有更高人體生理相關(guān)性
占地面積小，節(jié)省空間，可兼容標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的孵化器

（三）產(chǎn)品應(yīng)用案例及發(fā)表文獻(xiàn)

1) Berger E, Magliaro C, Paczia N, Monzel AS, Antony P, Linster CL, Bolognin S, Ahluwalia A, Schamborn JC. Millifluidic culture improves human midbrain organoid vitality and differentiation. Lab Chip, 2018, 18, 3172-3183.

在本研究中，作者建立了一個(gè)在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片微流體條件下穩(wěn)定的腦類(lèi)器官培養(yǎng)物，并將其與使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）和常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法中的連續(xù)軌道振蕩方法進(jìn)行了比較。CFD分析是為了確定在兩種實(shí)驗(yàn)裝置中計(jì)算出的氧氣量的差異是否可以用來(lái)解釋在兩種條件下培養(yǎng)的類(lèi)器官中觀察到的任何差異。這一比較顯示了培養(yǎng)質(zhì)量的改善，包括一個(gè)減少的“死核心”，并被模型證實(shí)，并增加了多巴胺能分化。

2) Ramachandran S, Schirmer K, Münst B, Heinz S, Ghafoory S, W?lfl S, Simon-Keller K, Marx A, ?ie C, Ebert M, Walles H, Braspenning J and Breitkopf-Heinlein K (2015). In Vitro Generation of Functional Liver Organoid-Like Structures Using Adult Human Cells. PLOS ONE, 10(10), e0139345.

在本研究中，作者使用upcyte®人肝細(xì)胞在體外生成肝類(lèi)器官，在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片中進(jìn)一步培養(yǎng)10天后，這些肝類(lèi)器官表現(xiàn)出典型的肝實(shí)質(zhì)功能特征，包括細(xì)胞色素P450、CYP3A4、CYP2B6和CYP2C9的活性，以及一些標(biāo)記基因和其他酶的mRNA表達(dá)。

3) Cancer cells grown in 3D under fluid flow exhibit an aggressive phenotype and reduced responsiveness to the anti-cancer treatment doxorubicin, Tayebeh Azimi, Marilena Loizidou & Miriam V. Dwek ,Scientific Reports volume 10, Article number: 12020 (2020)

腫瘤微環(huán)境（TME）作為癌細(xì)胞行為調(diào)節(jié)劑的重要性已被gongren，并導(dǎo)致了3D體外癌癥模型的發(fā)展。癌癥的3D實(shí)驗(yàn)室體外模型旨在概括腫瘤微環(huán)境的生化和生物物理特征，并旨在以生理相關(guān)的方式使研究癌癥和新的治療方式成為可能。本文作者研究了乳腺癌細(xì)胞在2D、3D和3D微流體條件下，并對(duì)比了不同培養(yǎng)條件下的乳腺癌細(xì)胞的凋亡、增殖和缺氧相關(guān)基因的細(xì)胞活力和表達(dá)水平。

在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，癌細(xì)胞被制備成一個(gè)密集的3D團(tuán)塊，創(chuàng)造了一個(gè)在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片流體流動(dòng)條件下的腫瘤類(lèi)器官，將腫瘤類(lèi)器官暴露于流體和壓力的生理?xiàng)l件下，會(huì)導(dǎo)致其生長(zhǎng)、形態(tài)和對(duì)hualiao挑戰(zhàn)的敏感性的變化。該模型系統(tǒng)為組織密度和流體流動(dòng)的作用提供了關(guān)鍵證據(jù)，并為使用3D模型作為癌癥藥物測(cè)試平臺(tái)的研究人員提供參考。

4）Geddes, L., Themistou, E., Burrows, J. F., Buchanan, F. J., & Carson, L. (2021). Evaluation of the In Vitro Cytotoxicity and Modulation of the Inflammatory Response by the Bioresorbable Polymers Poly(D,L-lactide-coglycolide) and Poly(L-lactide-co-glycolide). Acta Biomaterialia, 134, 261-275.

醫(yī)療設(shè)備必須進(jìn)行一系列的測(cè)試，以確保其在臨床使用中是安全的，這些測(cè)試由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）規(guī)定。每個(gè)醫(yī)療設(shè)備都需要進(jìn)行細(xì)胞毒性分析，這通常是體外生物相容性測(cè)試的第一步。這些測(cè)試提供了一種高效的方法來(lái)確定一種物質(zhì)或一種物質(zhì)對(duì)活細(xì)胞的細(xì)胞毒性，然而，它們的使用有限，因?yàn)樗鼈儾荒苡糜诖_定細(xì)胞死亡的原因。在生物材料開(kāi)發(fā)的早期階段測(cè)試體外免疫反應(yīng)目前還沒(méi)有納入標(biāo)準(zhǔn)程序。深入了解體外細(xì)胞對(duì)生物材料的反應(yīng)將有助于早期檢測(cè)和預(yù)測(cè)潛在的不良反應(yīng)。

為了復(fù)制體內(nèi)環(huán)境和增加生理相關(guān)性，本文作者采用了Kirkstall Quasi Vivo®“芯片上的器官”流動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)，用于測(cè)試聚合物樣品。

5）Susanne Reinhold, Christian Herr, Yiwen Yao , Mehdi Pourrostami, Felix Ritzmann. Modeling of lung-liver interaction during infection in a human microfluidic organ-on-a-chip, bioRxiv preprint posted June 5, 2023.


肺炎等呼吸道感染在世界范圍內(nèi)造成高死亡率和發(fā)病率。器官芯片技術(shù)在過(guò)去幾年中發(fā)展起來(lái)，以建立基于人類(lèi)的疾病模型，研究基本的疾病機(jī)制，并為加速藥物開(kāi)發(fā)提供工具。本研究的目的是建立一個(gè)肺-肝微流控系統(tǒng)來(lái)研究感染過(guò)程中兩個(gè)器官模塊的相互作用。

作者利用原代人支氣管（HBECs）或肺泡上皮細(xì)胞和人肝癌Huh-7細(xì)胞，通過(guò)Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片建立了雙器官（肺/肝）微流控系統(tǒng)，開(kāi)展共培養(yǎng)/刺激試驗(yàn)。將不可分型流感嗜血桿菌（NTHi）和銅綠假單胞菌（PAO1）應(yīng)用于肺模塊。通過(guò)dot-blot分析篩選分泌的介質(zhì)并進(jìn)行定量。通過(guò)mRNA測(cè)序，分析肺上皮細(xì)菌刺激對(duì)肝細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的影響。

（四）產(chǎn)品用戶概況

全球使用Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片微生理系統(tǒng)的學(xué)術(shù)及研究機(jī)構(gòu)已超過(guò)100+個(gè)，遍布美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、瑞典、奧地利、意大利、荷蘭、瑞士、日本等。目前器官芯片微生理系統(tǒng)已成功用于以下類(lèi)器官模型的構(gòu)建：

（五）品牌制造商簡(jiǎn)介

Kirkstall Ltd.成立于 2006 年，是 Braveheart Investment Group plc 的子公司，總部位于英國(guó)約克。Kirkstall開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的微生理系統(tǒng)的器官芯片模型Quasi Vivo®。作為器官芯片技術(shù)的lingdaozhe，Kirkstall已經(jīng)建立了牛津大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究所等著名的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的龐大用戶群，產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。

北京基爾比生物科技有限公司是Kirkstall ltd.授權(quán)在中國(guó)的weiyi和dujia總代理商，全面負(fù)責(zé)Kirkstall公司旗下所有產(chǎn)品在中國(guó)的銷(xiāo)售，市場(chǎng)推廣和技術(shù)支持等事宜。