[发明专利]用于类器官培养的系统和方法

说明书

本公开提供了一种用于培养、监测和/或分析类器官的系统，包括方法和设备。在类器官培养的示例性方法中，该方法可以包括将支架设置于具有开口侧的接受器中。可以将密封构件结合到接受器的开口侧以形成腔室。可以使用支架在腔室中形成类器官。可以将流体和/或至少一种物质从上覆储器引入到腔室中以与类器官接触。

相关申请

本申请要求于2019年5月8日提交的美国临时申请no.16/407,026的优先权，该美国临时申请的内容通过引用整体并入本文。

背景技术

类器官(“小器官”)是体外产生的不同类型的细胞的三维团块，并且与器官具有一些相似性，例如表现出器官特异性组织的实际组织学。细胞的团块可通过用少量干细胞接种基质来产生。然后，干细胞在基质内增殖、分化和自组织，同时使用基质作为支架。通过这种方法，迄今为止已经产生了类似于来自脑、心脏、肠、肾、肝和胃等的组织的类器官。这些有希望的结果表明，类器官培养有可能为器官发育和功能提供新的见解，并且有可能重现允许体外药物筛选的疾病模型。类器官可以使如何发现药物和药物的个性化发生彻底改变。

存在许多问题限制了研究人员充分开发类器官的能力。首先，随着类器官尺寸的增加，类器官可能需要从内部和外部两者进料，这提出了挑战。其次，每种不同类型的类器官会需要优化的三维基质支架结构、适合于该结构的培养基交换(进料)，以及甚至可能需要经受机械阻力或受控力的能力，以允许功能类器官的适当生长和发育。第三，不存在用于将大的类器官暴露于不同类型的试剂以允许筛选而优化的容器。第四，不存在通过成像方法为原位监测大类器官而优化的容器。相反，类器官通常在它们被固定和物理切片之后成像。因此，需要用于改进类器官培养的系统和方法，诸如通过提供有效生长、监测和分析大类器官的能力来改进类器官培养。

发明内容

本公开提供了用于培养、监测和/或分析类器官或其它有组织的多细胞结构的系统，包括方法和设备。在类器官培养的示例性方法中，该方法可以包括将支架设置于具有开口侧的接受器中。可以将密封构件结合到接受器的开口侧以形成腔室。可以使用支架在腔室中形成类器官。可以将流体和/或至少一种物质从上覆储器引入到腔室中，以与类器官接触。

附图说明

图1是用于形成、培养、监测和分析类器官的示例性容器的示意性侧视图，其中容器容纳浸没在液体培养基中的类器官，并且容器的前壁和后壁不可见。

图2是图1的容器在容器为空时的分解侧视图。

图3是图2的容器的主体的侧视图，其在如图4至图10中所示的培养、监测和/或分析容器中的类器官的方法执行之前单独绘制并相对于图2倒置。

图4和图5是图3的容器主体的侧视图，其分别在通过3D打印或移液在容器的接受器中形成支架期间和之后绘制。

图6是图5的容器主体的侧视图，其在预制密封构件已结合到容器主体以密封接受器的开口侧从而产生包含支架的腔室之后绘制。

图7是图6的容器主体和密封构件的侧视图，其在容器主体已经被翻转成类器官培养取向、至少一种液体培养基已经被引入包含支架的腔室中并且被引入到与腔室流体连通的上覆储器中、以及容器的盖子已经覆盖储器的开口顶部之后绘制。

图8是在支架中的干细胞增殖和分化以产生类器官之后绘制的图7的容器的侧视图。

图9是通过使类器官发育而对支架进行重塑/替换之后绘制的图8的容器的侧视图。

图10是当通过光片显微术(light-sheet microscopy)对类器官成像时所绘制的图9的容器的侧视图。

图11至图13是图5的容器主体和支架的侧视图，其示出了通过在接受器中原位形成密封构件来密封容器主体的接受器的开口侧以形成腔室的替代方法。