1、类器官高通量药物筛选流程

 

一个常见的类器官高通量药物筛选流程，主要可分为三部分：样本准备、类器官建模与培养、高通量药物筛选。目前，通常采用平底孔板进行类器官培养扩增，并通过96或384孔板进行高通量加药筛选。由于类器官培养周期较长，会涉及到多次人工换液过程。此外，目前越来越多的研究者采用芯片方式进行体外模型构建与药物筛选测试，其基本流程比上述传统方法更简化，将细胞或类器官接种到芯片后进行灌流培养，之后直接在芯片内加入药物进行测试，最后采用终点法进行显微镜成像和数据分析。然而，在运用类器官进行高通量筛选方面，上述两个流程均存在许多挑战。

 

2、传统类器官培养的挑战

 

采用传统孔板培养类器官的方式，由于胶滴的内部营养物质交换比较差，会导致较低的细胞活率和产率，且类器官培养的一致性较差。大量的人工换液操作和复杂培养步骤难以标准化和控制。采用器官芯片进行体外建模时，生物和物理环境控制是一大挑战，其中涉及大量手工操作和个性化搭建过程，通量较低，过程难以监控和重复。在高通量筛选检测方面，成像分析是其中的核心关键方法。类器官在培养的胶滴内呈现随机三维分布的特征，传统的显微镜需要手动调焦去实现不同Z轴平面的观察和拍照，该过程非常的耗时，且得到的固定焦距图像中，有许多类器官出现虚焦、不清晰的现象。单个视野也无法覆盖整个胶滴，导致很多类器官不会被拍摄到。此外，由于目前大部分图像分析工具基于2D细胞开发，并不能很好的适用于3D类器官分析需求，且固定的分析模式也限制和无法满足很多新的应用场景需求。因此，我们需要开发优化类器官构建流程，更好地应用于疾病药物筛选。

 

3、类器官高通量模型构建与药物筛选新方案

 

针对当前存在的困难与挑战，ALIT Biotech提供的全流程解决方案，包括类器官高通量模型构建与高通量药物筛选。首先，细胞可直接接种到类器官灌流培养芯片内，之后放入Hvita系统进行自动灌流培养和快速扩增，相比采用传统孔板的非灌流方式，可节省至少67%人工时间，增加1.5-13倍的细胞活力，扩增得到的大量类器官可进行下游高通量药物筛选和检测。同时，开放式灌流仿真平台Hvita系统可兼容多种器官芯片，实现全自动、一致的体外模型构建和药物剂量分配。结合先进成像系统和AI图像分析算法，Castor S2能够实现单个96孔板、4分钟内检测完毕的检测分析需求，并且，已有9个标准类器官模型可以保证识别准确率达到80%以上。

 

 

Hvita 3D活细胞自动灌流培养系统，包含控制主机和培养舱两个部分。按照功能可以划分为四大模块，控温、控气模块可让系统环境非常稳定，保证类器官长时间灌流培养所需要的温度、CO2浓度的精确控制。泵液模块可以实现1μL/min~7mL/min范围内的泵液速度调节，每个培养舱内配置了6个独立的泵液单元，能同时进行多种不同工艺条件下的细胞灌流培养，极大拓展您的工艺开发空间。另外，软件系统满足合规化的管理要求，所有的实验信息和操作信息都会被记录并可追溯。此外，控制主机最多可控制4个培养舱，即可同时实现最多24个灌流样本和工艺条件的测试。Hvita 系统本质上是一个开放的活细胞灌流培养平台，除了我们自主开发的类器官灌流培养芯片之外，它还可以兼容各种商业化的微流控芯片和器官芯片，让用户可以做自己感兴趣的研究和拓展。