应用案例：类器官培养和代谢分析仪IMOLA实时培养和监测多个类器官串联互作

应用案例：类器官培养和代谢分析仪IMOLA实时培养和监测多个类器官串联互作

Label-free monitoring of whole cell vitality

翻译整理：北京佰司特科技有限责任公司

德国cellasys公司生产的灌流式类器官培养及代谢分析仪—IMOLA，是一种微流控微生理系统平台，可以实现长时间，自动化，灌流式连续培养细胞、组织、类器官。同时，通过监测细胞耗氧率、细胞产酸率、培养基的温度、跨膜电阻值，能够实时获得类器官的代谢学和形态学的数据。

IMOLA搭配自动化微流泵系统,可以实现长时间，自动化，灌流式连续培养细胞、组织、类器官。通过生物芯片技术，可以培养大尺寸的组织器官（1cm大小）或者transwell小室培养的组织，以及多器官串联共培养。自动完成换液或者加药，可以实现类器官的长时间培养，同时还可以进行代谢学和形态学参数的实时监测，对活细胞/组织/类器官的生长状态进行实施评估和检测，通过加药可以研究药物对活细胞/组织/类器官的影响以及移除药物后的恢复和再生效应。

• 可以实现长时间，自动化，灌流式连续培养细胞、组织、类器官。独特的微流泵系统可实现细胞培养溶液的自动更新，自动加药或诱导因子，确保细胞分化为类器官。
• 6个独立的模块可以单独控制每一个样品的溶液，保证每个通道的独立性，可以连续长时间培养和监测6种不同的细胞、组织、类器官。
• 微流控系统保证换液次数及频率（1-4分钟换液一次），始终保持培养环境新鲜，O2充足，不会累积代谢废物，不会影响细胞/组织/器官的生长，可以长时间培养检测细胞、组织、类器官。
• 无需标记物、非入侵式、不用额外的试剂、不接触细胞、不破坏细胞结构、不需人员监控、全自动培养。
• 可以研究多次加药后细胞耐受，不同药物的叠加效应，加药后的细胞和类器官的再生恢复效应，以及多个类器官的串联共培养。
• 封闭的体系设计保证了整个微流控灌流过程和培养过程的自动化和无菌环境。
• 兼容贴附细胞，悬浮细胞，transwell小室，组织，类器官，大尺寸的组织器官（1cm大小）。

悬浮细胞，比如酵母、细菌、藻类、微藻等等。

单层的贴壁细胞，比如成纤维细胞、卵巢、神经元。

组织、类器官，比如：小肠、皮肤、肝脏、心脏、血脑屏障、脑等类器官。

类器官培养及代谢分析仪—IMOLA，长时间类器官培养的同时，还可以实时监测活细胞/组织/类器官的多个代谢学和形态学参数，包括耗氧率（pO2）、产酸率（EAR，pH）、跨膜电阻值（impedance，TEER，[Z]）和培养基温度（Temperature），确保培养过程的准确性和类器官的活性，以及加药之后类器官的代谢状态变化。

• 芯片电极监测，而不是通用的光学检测技术，其检测灵敏度更高，检测时间更长，避免培养基颜色变化带来的干扰。

• 非入侵式测量，不用额外的试剂，不破坏细胞结构。

• 细胞耗氧率、细胞产酸率、 跨膜电阻值和培养基温度。

• 芯片底部透明材料——整个培养过程可兼容成像设备。

• 芯片耐70% 酒精——支持芯片反复重复使用。

细胞代谢主要是指细胞从环境中摄取营养物质，消化吸收后排放出降解物或杂质。大多数碳水化合物，例如葡萄糖，都是细胞的营养物质。在有氧条件下，葡萄糖被细胞摄取后在胞浆内转变成丙酮酸，然后进入三羧酸循环代谢，最终变成二氧化碳并产生能量；在缺氧条件下，葡萄糖在细胞内代谢为乳酸以提供能量。总体而言，细胞代谢增强时，葡萄糖的消耗增加，酸性的代谢产物也相应增加，反之亦然。此外，外界环境因素对贴壁细胞的作用经常影响到细胞的粘附和融合度，而细胞的粘附状态是与细胞骨架的组织性和膜的完整性相关的，如果受到环境因素干扰，细胞则会改变其粘附方式，可能变圆或完全脱离基底。因此，监测这些参数就能很好的了解细胞、组织、类器官生长过程中的细胞生理状态和代谢行为。

类器官代谢分析仪IMOLA是一种用于在线分析活细胞组织类器官的系统解决方案。它利用生物芯片BioChip-C直接监测活细胞组织类器官的代谢学参数和活细胞形态变化（生物阻抗）。样本无需标记，可以并行或串联，连续且实时进行数周监测。使用活细胞/组织/类器官作为样本在体外研究药物的毒性，以评估药物对活细胞/组织/类器官的作用和效应。 该系统优势包括：多参数（代谢学和形态学测定）、长期连续、无需标记、高灵敏度以及优化的灌流系统（可进行实时连续换液，加药，去药等过程）。

• IMOLA是一种用于在线分析活细胞组织类器官的系统解决方案。它利用生物芯片BioChip-C直接监测活细胞组织类器官的代谢学参数和活细胞形态变化（生物阻抗）。样本无需标记，可以并行或串联，连续且实时进行数周监测。使用活细胞/组织/类器官作为样本在体外研究药物的毒性，以评估药物对活细胞/组织/类器官的作用和效应。

• 该系统优势包括：多参数（代谢学和形态学测定）、长期连续、无需标记、高灵敏度以及优化的灌流系统（可进行实时连续换液，加药，去药等过程）。 该系统的模块化结构设计，可通过灌流系统实现多器的官串联培养监测。模块1培养的是具有代谢活性的细胞类器官（如HepG2三维细胞球）。这些细胞将前体药物转化为活性药物后，被灌流系统传送到敏感反应的效应细胞类器官（模块2）中，实时监测其效果。为了得到更准确的结果，必须抑制各个传感器单元之间的电流干扰，减少试验的干扰，将外界的影响降到最低。

• 为确保独立测量所有细胞电信号，我们对细胞呼吸进行了长期监测，并在23小时后向储液瓶中加入了SDS。结果显示模块2中的细胞受到影响的时间比模块1中的细胞晚了20分钟。这是由于泵速以及模块1与模块2之间的连接导致的延迟。该系统的优势在于两种不同细胞或类器官可以完全独立监测，这是混合共培养无法实现的。若模块1中细胞代谢活性非常低，则可能无法在介质通过时积累足够的活性物质。对于这种特殊情况，可以使用由蠕动泵来控制和调节液体流动的速度和体积。

D. Weiss, M. Brischwein, H. Grothe, B. Wolf, J. Wiest: Label-free monitoring of whole cell vitality, 35th Annual International Conference of the IEEE EMBS, Osaka, Japan, 3 – 7 July, 2013, 1607-1610
 

北京佰司特科技有限责任公司 (https://www.best-sciences.com)

灌流式类器官培养及代谢分析仪—IMOLA；类器官串联芯片系统—HUMIMIC；光片显微镜—LSM-200；

蛋白稳定性分析仪—PSA-16；单分子稳定性分析仪（磁镊力谱测量仪）—HiMT；单分子质量光度计—TwoMP；超高速视频级原子力显微镜—HS-AFM；

全自动半导体式细胞计数仪-SOL COUNT；农药残留定量检测仪—BST-100；台式原子力显微镜-ACST-AFM；微纳加工点印仪-NLP2000/DPN5000；