类器官扩增肺泡上皮的芯片牵张与转录评价
将原代肺泡上皮经类器官扩增后接种气动膜面，校准周期牵张并比较细胞转录反应。
用途与模型
- 研究用途
- 人源肺泡力学反应研究及药物评价前的模型表征。
- 模型与细胞来源
- 7 位肺癌手术供者的肿瘤旁、组织学未受肿瘤累及肺组织；富集 HTII-280 阳性肺泡Ⅱ型上皮后扩增，形成含Ⅰ型、Ⅱ型与过渡态上皮的类器官。3 位供者用于芯片转录实验。
- 方法版本
- 2025 年原研究版本
- 实验形式
- 开放式 24 孔聚二甲基硅氧烷（PDMS）器件，培养面为 40 μm 非多孔膜；下方气动腔体约 500 μm 直径。每芯片 25,000 个类器官解离细胞/70 μL，培养 6–7 天后比较牵张与静态条件。
材料与平台
- 富集与扩增
- HTII-280 抗体及抗小鼠免疫球蛋白 M（IgM）磁珠进行 2 轮富集后最终分选。基础肺泡培养基分别补充 25% 新鲜或内皮条件培养基；条件培养基为人脐静脉内皮细胞（HUVEC）培养 2 天的过滤上清。生长比较使用 8 μL 基质胶小滴、200 μL 培养液，观察 14 天。
- 芯片培养
- 聚多巴胺预包被 24 小时，再以Ⅰ型牛胶原 50 μg/mL 与人纤连蛋白 100 μg/mL 包被 2 小时。首次 24 小时加入 10 μM Y-27632，后续每天换含 10% 胎牛血清的杜氏改良 Eagle 培养基（DMEM）。
- 机械条件
- 0–800 mbar 逐级测膜位移，每 50 mbar 增加 1 档；细胞实验用 0–400 mbar 正弦循环、0.25 Hz、24 小时。有限元模型模拟膜面变形并与实测位移比较。
- 检测
- 共聚焦确认上皮亚群；图像分割测类器官截面积；整体 RNA 测序比较牵张与静态组，进行差异基因与基因集富集分析。
测量指标与分析
- 气压—膜面位移曲线
- 等效线性应变与长期稳定性
- 类器官截面积
- 上皮细胞组成
- 差异基因与基因集富集
膜面位移经几何关系换算为线性应变，结合有限元模拟描述空间应变差异。类器官生长与芯片牵张为分别设计的实验，供者、类器官重复和 RNA 样本各按相应层次分析。
研究设计与结果
方法可行性研究；实验条件比较
- 研究设计
- 膜面气压逐级校准，37°C 预培养 5 天后连续周期牵张 10 天。
- 测试范围
- 器件膜面位移及机械测量重复。
- 参照体系
- 有限元模拟与显微实测位移；各时间点机械状态。
- 研究结果
- 400 mbar 约对应 10% 线性应变；10 天内 10.4% 降至 9.2%，24 小时内 10.4% 降至 9.8%。
适用条件与研究局限
- 膜面中央与边缘的局部应变不同。
- 非多孔膜与当前培养设计不支持气—液界面、跨上皮电阻或通透性检测。
方法可行性研究；实验条件比较
- 研究设计
- 3 位供者的芯片上皮层在 24 小时牵张后与未牵张组作转录比较；另比较 3 种培养基的 14 天类器官生长。
- 测试范围
- 芯片转录组共 6 个样本、3 位供者；生长比较 5 位供者，每位 3–7 个重复，面积图每点为 1 个类器官。
- 参照体系
- 牵张/静态，以及基础/新鲜内皮培养基补充/内皮条件培养基补充。
- 研究结果
- 牵张改变自噬、蛋白加工、细胞周期与代谢相关转录程序；2 种补充培养基的平均截面积约为基础组 1.96 和 2.66 倍。
适用条件与研究局限
- 基因集富集结果来自转录组测序；本研究未直接测量自噬通量或药效。
- 物理尺寸/密度分析中，2 种补充培养基之间没有显著差异。
- 具体内皮分泌生长因子及个体化药物预测仍待后续检验。
来源与原文
- A novel alveoli-on-chip platform for modeling cyclic stretch in patient-derived alveolar epithelial cells cultured from organoids原始研究 · Lab on a Chip · 2025-10-24