同时评价保存后的细胞存活与搏动恢复

比利时核研究中心(Belgian Nuclear Research Centre SCK CEN)等机构在 Cells 报道了心脏类器官的室温保存研究。团队关注保存后细胞是否存活、组织能否恢复搏动,以及恢复培养需要多长时间,为三维心脏模型的短期储存提供实验资料。

模型来自一条人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)细胞系。团队先分化心脏细胞,再重新聚集形成能自发搏动的类器官。后续保存实验主要使用形成后第 10 天的组织,并保留未保存培养作为参照。

研究比较 7 天和 14 天两个保存窗口,随后观察恢复培养 24 小时、1 周或更长时间的状态。团队分别分析保存时长与恢复时长,比较重新培养后的活性与搏动过程。

团队先观察类器官的基础变化。形成后第 5、10 和 20 天的平均直径分别约为 556、617 和 710 μm,凋亡细胞比例不高于约 1%。这些资料帮助区分正常培养中的生长与保存、恢复引起的变化。

室温与冻存采用不同保存条件

室温组采用 CellShip 保存液,在 20–25°C 下将类器官置于密封的 96 孔板内,每孔使用 200 μL 保存液,保存期间不更换液体。实验在静态条件下进行,考察保存介质和时间对模型的影响。

冻存组使用 CryoStor CS10,并经程序化缓慢降温后转入液氮保存。两组均设置 7 天和 14 天窗口,再转回常规培养条件,比较细胞活性、凋亡、增殖和搏动参数。

细胞活性通过 ATP 检测,凋亡和增殖分别用相应标志染色。搏动采用视频与 MUSCLEMOTION 软件分析,记录收缩持续时间、舒张时间及相邻搏动之间的时间等指标。

冻存后细胞存活降低,搏动恢复延迟

在本次短期冻存条件下,类器官恢复后 ATP 水平下降,组织直径也小于未保存参照。恢复培养 24 小时尚未检测到搏动,之后虽可重新出现搏动,但部分收缩和节律参数仍发生改变。

冻存后的凋亡细胞比例升高。7 天和 14 天冻存组在恢复 24 小时后分别约为 5.8% 和 6.6%,未保存参照约为 1%。恢复 1 周后仍有较高凋亡比例,增殖标志也低于参照。

恢复 1 周后,7 天和 14 天冻存组织的平均直径约为 507 和 498 μm,相应未保存参照约为 649 μm。恢复 24 小时后,两类冻存组织的增殖标志阳性比例分别约为 3.4% 和 4.6%,参照约为 14.7%。组织大小与增殖检测补充了搏动视频中的功能信息。

室温保存 7 天后,搏动恢复更快

室温组在恢复过程中未出现显著 ATP 水平下降。保存 7 天后,类器官恢复培养 24 小时即有可测搏动;恢复 1 周时,多项原始搏动参数已接近未保存参照,呈现较快的恢复过程。

保存 14 天后,恢复 24 小时仍未测到搏动,恢复 1 周后才重新出现。此时收缩相关时程仍与参照有差别,部分变化在更长恢复培养后继续存在。保存时间延长,因此也改变了后续可开始实验的时间。

研究同时按搏动周期校正部分收缩参数。校正后,某些早期差别减小,但不同时间点和指标仍各有变化。作者结合原始参数、校正参数和细胞质量,判断恢复后的整体状态。

室温保存 7 天和 14 天的组织,在恢复 24 小时后凋亡细胞比例分别约为 2.6% 和 5.4%,参照约为 1%。较长保存组的早期变化更明显,也与搏动恢复较慢相对应。后续恢复培养让这些状态逐步改善,因此实验安排需考虑保存后的恢复阶段。

作者提出,室温保存可能使组织处于代谢降低状态,较长保存后恢复这一状态需要更多时间。后续可通过线粒体呼吸、糖酵解检测,以及流式和单细胞测序,分析代谢及细胞组成的变化。

未保存、室温保存 7 天和 14 天的收缩时程、增殖及凋亡指标随恢复时间变化。
室温保存后不同恢复时间的搏动、增殖和凋亡指标(Van Rompay et al., 2026,Fig. 6)。(Cynthia Van Rompay et al. / Cells, 2026, Figure 6;CC BY 4.0)窄屏可横向滑动查看完整图表。

后续验证不同细胞来源与运输条件

本次实验集中在同一细胞系生成的心脏类器官,使用 2–3 次生物学重复;视频评估主要反映组织运动。下一步可增加不同细胞来源、细胞组成和功能检测,观察保存后药物响应是否保持稳定。

作者将 7 天室温保存视为后续短期储存或运输研究的起点。真实运输中的振动、温度波动和操作差异仍需单独测试;当前结果可先用于安排保存窗口与恢复时间,再逐步完善模型转运流程。

来源与延伸阅读

  1. Evaluation of a Room-Temperature Preservation Method Maintaining Viability and Function in Human Cardiac Organoids. Cells (2026). ↗