中药研究所/中科院相继采购北京基尔比3D细胞类器官培养系列仪器
- 作者: Kilby-Biot
- 来源:
- 日期 : 2026-01-12
（一）用户现场安装调试培训
（二）Kirkstall 类器官芯片系统与Kilby 微重力模拟装置
2.1类器官芯片技术：从“三维细胞团”到“微型器官”的革命性进展
类器官是一种在体外利用干细胞或组织祖细胞，通过自组织过程培育出的、在结构和功能上高度模拟真实器官的三维微型组织模型。近年来，该技术已从概念验证快速迈向广泛应用，成为生命科学领域最具颠覆性的工具之一。①技术发展里程碑：
技术成熟化与多样化： 早期仅限于肠道、脑等少数类器官，如今已成功培育出肝、肾、肺、胰腺、视网膜、甚至更复杂的乳腺、前列腺以及多器官组装系统。培养方案日趋标准化、可重复。
干细胞来源拓展： 从依赖胚胎干细胞，发展到广泛使用诱导多能干细胞，再到直接利用患者组织来源的成体干细胞，使得个性化疾病建模成为可能。
培养体系精细化： 从简单的基质胶包埋，发展到使用成分明确的水凝胶，并结合微流控芯片（如Kirkstall Quasi Vivo串联式多器官芯片）实现动态营养供给和机械刺激模拟，极大提升了类器官的成熟度和寿命。
②核心应用进展：
疾病建模与机制研究： 特别是在癌症研究方面，患者来源的肿瘤类器官能保留原发肿瘤的基因型和表型，成为“活体生物银行”，用于研究肿瘤异质性、耐药机制和侵袭转移。
精准医疗与药物研发： PDOs可用于高通量药物筛选，预测患者对特定化疗或靶向药物的反应，实现“临床试药皿中化”。在新药研发中，类器官与器官芯片用于评估药效、毒性和代谢，有望减少动物实验失败率。
发育生物学与再生医学： 类器官为研究人类胚胎早期发育（尤其是伦理限制无法触及的阶段）提供了独特窗口。在再生医学方面，肝、肾类器官的移植研究已在动物模型中展现出修复损伤的潜力，尽管距离临床应用尚有距离。
2.2 微重力超重力模拟：空间生物学赋能地球医学的新范式
微重力环境（如国际空间站）对生命过程产生深远影响，为细胞和组织的体外培养提供了地球上无法复制的独特条件。近年来，利用微重力（Kilby Gravity微重力培养系统）进行生物培养已从现象观察，发展为一项具有明确应用目标的战略性科技。①微重力的生物学效应机制：
消除沉降与流体静压： 细胞在微重力下自由悬浮，避免了沉淀导致的聚集和接触抑制，促进了更自然的三维组装。
改变细胞力学感受与信号传导： 细胞骨架和细胞外基质的相互作用发生根本改变，影响基因表达、增殖、分化等重要功能。
形成低剪切应力环境： 液体对流减弱，细胞处于近乎静止的流体环境中，有利于形成更精细、更稳定的三维结构。
②关键技术进展与应用成果：
高质量三维组织构建： 在太空中成功培养出结构更清晰、功能更成熟的人造软骨、血管组织、心脏组织以及类器官（如肠道、肾类器官）。这些组织在形态和基因表达谱上更接近真实人体组织。
加速疾病模型研究：
癌症研究： 太空中的癌细胞表现出更强的侵袭性三维生长模式，为研究肿瘤转移提供了加速模型。研究表明，在微重力下，某些抗癌药物的效果可能增强。
衰老与神经退行性疾病： 微重力环境会诱发类似加速衰老的生理变化（如骨质流失、肌肉萎缩、免疫失调）和神经细胞异常蛋白聚集，为研究阿尔茨海默病、骨质疏松等提供了独特模型。
干细胞行为调控： 微重力影响干细胞的增殖、分化和自我更新能力。研究发现，某些条件下微重力能维持干细胞的“干性”，而在其他条件下又能促进其向特定谱系（如成骨细胞）高效分化，这为干细胞治疗和组织工程提供了新思路。
生物制造与制药的前沿探索：
蛋白质结晶： 长期实践表明，在太空中能生长出更大、更有序的蛋白质晶体，用于高分辨率结构解析。
生物打印： 在地面，生物打印需克服重力导致的结构坍塌。在轨生物打印实验证明，微重力环境下可实现更复杂、中空结构的无支撑打印，为打印人体器官铺路。
（三）结 语