类器官培养与鉴定组合方案

根据不同类型的类器官,我们配制了细胞因子、小分子、基质胶、培养基添加剂和鉴定抗体等关键组件。这些组合方案经过专业筛选,能够为类器官的高效培养与精准鉴定提供全面支持,确保研究人员在进行类器官相关实验时,能够获得最佳的培养效果和可靠的鉴定结果。

正常类器官培养与鉴定组合方案

肿瘤类器官培养与鉴定组合方案

原代组织来源类器官构建全流程

原代组织来源类器官构建仪器试剂耗材准备收起
  • 仪器:生物安全柜、CO₂恒温细胞培养箱、水平转子离心机(温度可调)、倒置显微镜、冰箱、冰盒、细胞计数仪、水浴锅
  • 耗材:24孔细胞培养板(TC处理)、10 μL/200 μL/1 mL吸头、15 mL/50 mL离心管、100 μm细胞筛网、一次性刀片和刀柄,灭菌剪刀/镊子、一次性巴氏滴管、60 cm培养皿
  • 试剂:基质胶、组织保存液、组织消化液、润洗液、DPBS、红细胞裂解液、类器官消化液、类器官冻存液、完全培养基(AdDMEM/F12+2%双抗+细胞因子+小分子+N2AB27,可自配或者购买完全培养基)
组织处理与类器官培养(以结直肠癌类器官为例)收起

注意:涉及主要人体组织材料的研究必须遵循所有相关的机构和政府法规。在收集主要人体组织材料之前,必须获得所有受试者的知情同意。

  • 1原代组织样本应在离体5 min内放入装有预冷的组织保存液(2-8 ℃)的样本管中,样本被组织保存液完全覆盖,低温(2~8 ℃)48 h内运输转移至实验室。
    注:样本保存管使用泡沫与低温冰袋隔开,防止组织结冰损坏。
  • 2实验前先将基质胶埋入冰上解冻4~6 h,同时取出培养基放置室温平衡15 min。
    注:与细胞接触的离心管、试管或者枪头需要用润洗液润洗后使用。
  • 3在洁净工作台中,将样本转移至培养皿中,评估获得的组织是否完全由上皮组成。使用灭菌的手术剪刀或手术刀和镊子去除脂肪和肌肉组织,以及组织表面坏死、纤维化或凝结血块杂质。
  • 4转移到新的15 mL离心管,加入5~8 mL DPBS,使用涡旋仪震荡3~6 s,去除干净清洗液,重复3~5次,注意消化道组织(如胃、肠组织等)应增加清洗次数2~3次,至清洗液澄清。
    注:每次清洗后的上清液应去除干净,避免污染源残留
  • 5使用镊子将组织转移至1.5 mL离心管中,加入200 μL组织消化液,用灭菌的剪刀将组织剪碎为0.5~2 mm2大小。
    注:组织剪碎大小,吸取后不堵1 mL枪头为佳;如组织过大,可选取质地较好的部分,剪碎用时应控制在10 min以内。也可选择刀柄+一次行刀片进行组织切碎处理。
  • 6将剪碎的组织用5 mL组织消化液重悬,并转移至15 mL离心管内,吹打重悬组织块。用胶带水平固定在37℃,200 rpm/min条件下的恒温摇床上,消化15-40 min,每隔10 min观察组织消化情况,待组织块明显分散,悬液较浑浊时,取适量组织消化悬液镜检,待大部分组织块呈现絮状、或悬液中有较多组织细胞团,即可加入2倍体积(10 mL)DPBS终止消化,若组织碎块较大或消化不完全可适当延长消化时间。
    注:对于体积较小的组织样本,如穿刺样本,可减少消化时间到15 min以内,并不进行后续100 μm滤膜过滤,直接同组织块一起离心后接种培养,减少过程中细胞损耗,提高类器官构建成功率。
  • 74 ℃ 250 g离心3 min,弃上清,加入DPBS重悬,使用一次性巴氏滴管吹打组织沉淀10~20次充分释放组织中的细胞,使用100 μm细胞过滤器过滤,DPBS冲洗滤膜残留细胞。
  • 8收集滤液并在4 ℃下以250 g离心3 min。在可见的红色沉淀的情况下,吸弃上清液,加入2 mL红细胞裂解液重悬沉淀,在室温下裂解红细胞2 min,加入2倍以上体积DPBS终止裂红,4 ℃ 250 g离心3 min。
    注:如红细胞过多,可增加裂解时间,同时手动摇晃离心管加速裂解过程。
  • 9吸弃上清液并将沉淀重悬于DMEM/F12培养基,取样细胞计数,4 ℃ 250 g离心3 min。
    注:细胞计数注意筛选直径,8~12 μm常见为淋巴细胞,12~35 μm直径常见为肿瘤细胞,呈现簇状细胞团为佳;细胞计数可选用AOPI进行死活荧光染色,对比台盼蓝计数更有效和准确。
  • 10吸弃上清液,大约50000~100000个活细胞应接种在50 μL基质胶中(注意细胞活率过低时,按照总细胞密度100000进行接种),使用预冷的润洗液润洗枪头,加入基质胶并在冰上混匀,混匀吹打的动作要轻柔,切忌产生大量气泡,常温混匀则需要控制在15 s内,混匀后及时置于冰上,做好温度控制。
    注:基质胶应保存在冰上以防止其凝固,基质胶比例应>70%(基质胶体积/总体积),比例过低会导致基质胶液化无法凝固,以及后续培养过程中因基质胶结构不稳固而散开。
  • 11将基质胶和细胞的混合悬液点入培养孔板底部正中央,注意避免悬液接触孔板侧壁。(推荐:96孔板接种3~10 μL/孔,48孔板接种10~20 μL/孔,24孔板接种30~50 μL/孔)。
    注:96孔板、48孔板点胶较为困难,可倾斜孔板点胶;基质胶粘稠,小于10 μL胶滴容易造成误差,注意进行药敏检测时,孔间操作一致性。
  • 12将培养板放入37 ℃和5% CO₂的培养箱中20-30 min,待基质胶凝固。
  • 13待基质胶完全凝固后,沿壁缓慢加入室温平衡的类器官完全培养基,避免破坏已凝固结构。(推荐:96孔板加入100 μL/孔,48孔板加入250 μL/孔,24孔板加入500 μL/孔)。
    注:培养基请注意沿壁缓慢加入,避开凝固的胶滴,以免破坏结构;培养基应恢复至室温,避免过冷导致基质胶重新液化或结构不稳定。
  • 14将培养板置于37 ℃和5% CO₂的恒温培养箱中。
  • 15每2~3天更换一次培养基,小心地从孔中吸出培养基,并加入新鲜的室温平衡的类器官完全培养基。
  • 16密切监测类器官生长状态,理想情况下,类器官应在3-14天内建成。
  • 17类器官鉴定:显微镜下观察结直肠癌类器官的形态,并检测相关标记物Ki-67、CDX2、CK20、MSH6标记物的表达。
类器官传代收起
  • 1待类器官培养到直径为100~500 μm大小时(或变黑不再增大时),即可进行类器官的传代(每代约3~10天)。以下操作与细胞接触的耗材均需用润洗液润洗后使用。
  • 2吸弃旧培养基,加入适量TryplE类器官消化液(每50 μL胶滴使用500 μL TryplE),吹打重悬基质胶,在原孔板中进行消化,37 ℃ 5~10 min后,取出使用润洗的枪头吹打5~10次,镜下观察,类器官解离成簇状细胞团(5~30个细胞成团为佳),消化不充分可适当延长消化时间或吹打次数,加入2倍以上消化液体积的DPBS终止消化,转移至润洗过的15 mL离心管中,4 ℃ 300 g离心5 min。
    注:TryplE是类器官温和解离试剂,有酚红版本可选,不影响类器官消化,TryplE室温下仍具备解离效果(约为37℃条件下50%消化效果),请注意加入TryplE后 室温操作或37℃消化总时间控制在20 min以内,一定避免将类器官过度消化为单细胞。类器官形态和数量不同,类器官消化时间和吹打次数也需要适当调整。
  • 3吸弃上清液,DPBS清洗,转移至润洗过的1.5 mL离心管,4 ℃ 300 g离心5 min,去除残留的消化液,并使用DPBS清洗。
  • 4清洗完成后将离心沉淀中的细胞进行传代培养,在细胞沉淀中加入基质胶(>70%)并在冰上混匀(注意,混匀吹打的动作要轻柔,切忌产生大量气泡,常温混匀则需要控制在15 s内),混匀后置于冰上。
    注:基质胶稀释比例应在70%以上以保证培养过程中基质胶的结构稳定性。
  • 5将基质胶和细胞的混合悬液点入培养孔板底部正中央,形成胶滴,注意避免悬液接触孔板侧壁。(推荐:96孔板接种3~10 μL/孔,48孔板接种10~20 μL/孔,24孔板接种30~50 μL/孔)。
    注:为防止基质胶室温凝固,此步骤应尽快完成。接种密度按照基质胶体积,传代比例一般为1:2~1:4;如遇类器官数量少,应适当降低传代比例至1:0.5或1:1,在重悬基质胶后,可以首先接种10 μL显微镜下观察接种密度,如密度过高,可补加基质胶适当调整;接种密度如下图参考密度所示。
  • 6将培养板放入37℃和5% CO₂的培养箱中20-30 min,让基质胶凝固。
  • 7待基质胶完全凝固后,沿壁缓慢加入室温平衡的类器官完全培养基,避免破坏已凝固结构。(推荐:96孔板加入100 μL/孔,48孔板加入250 μL/孔,24孔板加入500 μL/孔)。
    注:不要将培养基直接添加到基质胶液滴的顶部,因为这可能会破坏已凝固结构。
  • 8将培养板置于37 ℃和5% CO₂的恒温培养箱中。
  • 9每隔2~3天更换一次培养基,小心地从孔中吸出培养基,并加入新鲜的室温平衡的类器官完全培养基。
    注:如遇培养基变黄应立即更换,换液周期最多不可超过4天。
  • 10密切监测类器官生长状态,直到类器官需要进行下一步实验。
类器官冻存收起
  • 1在镜下观察24孔板中的类器官,选取直径大于100 μm、形态饱满、边缘清晰、增殖旺盛的孔进行冻存。避免选取出现大量碎片、中心发黑的类器官。
  • 2吸弃旧培养基,向每孔中加入500 μL预冷的DPBS,轻轻晃动培养板,然后吸弃。
  • 3向每孔中加入500 μL的TryplE类器官消化液,1 mL枪头轻柔地吹打5–10次,在孔板中37 °C孵育5–10 min。再次使用1 mL枪头吹打5-10次,镜下观察到细胞团后,加2倍体积(1 mL)DPBS终止消化。
  • 4收集孔中所有液体,4 °C下,1000 g离心5 min,弃上清液,注意不要触及管底的细胞团沉淀。用预冷的DPBS重新重悬再洗一次。
  • 5向沉淀中加入少量预冷的DPBS轻柔吹打,使细胞团重悬成均匀的悬液。计数后按照3–5×10⁵细胞/支或传代前状态良好类器官3–6个50 µL胶滴/支分装至冻存管。
  • 6向每支已装有类器官悬液的冻存管中缓慢滴加0.5–1 mL的冻存液(90% FBS+10% DMSO或类器官专用冻存液),置程序降温盒中,–80 °C过夜后转入液氮冻存。
类器官复苏收起
  • 1水浴锅37 °C预热、离心机4 °C预冷、基质胶插入碎冰中4 °C解冻、DPBS 4 °C预冷、培养基平衡到室温,从液氮中取出结直肠癌类器官冻存管,立即投入37 °C水浴锅中,轻轻晃动至仅剩米粒大小冰晶(整个过程≤90 s)。
  • 2从水浴中取出冻存管,用75%乙醇棉球彻底擦拭管外壁后移入超净台。吸出全部细胞悬液到预先用润洗液润洗的15 mL离心管中,缓慢加入10 mL DPBS培养基,4 °C 250 g 离心5 min,弃上清。
  • 3向细胞沉淀中加入1 mL预冷的DPBS,用200 μL枪头轻轻吹打(避免产生气泡)重悬细胞,取样计数后在4 °C下,250 g离心5 min,弃上清。
  • 4重悬按照2-5×104/50 µL胶滴或参考冻存前的胶滴数量,按照体积比1:1或1:2,在冰上使用基质胶轻柔重悬,避免气泡。
    注:为防止基质胶室温凝固,此步骤应尽快完成。
  • 5接种24孔板每孔的中央位置滴一滴(50 μL)结直肠癌类器官-基质胶混合物,迅速放入37 °C、5% CO₂培养箱中,孵育20-30 min等待基质胶完全凝固,沿着孔壁缓慢地加入500 μL结直肠癌培养基。
  • 6培养37 °C、5% CO₂培养箱中静置培养,24 h后镜检并换液,后续按常规传代培养。