应用案例

  • 应用案例：干细胞衍生的四器官串联芯片

    微观生理学系统在推动全球药物开发模式转变方面发挥着举足轻重的作用。在这里，我们设计了一个四器官芯片 (HUMIMIC Chip4, TissUse GmbH, Berlin, Germany)，将微型化的人体肠道、肝脏、大脑和肾脏模型相互连接在一起。四个器官模型均由来自同一健康供体的诱导多能干细胞预先分化而成，并整合到微生理系统中。四种自体组织模型在不含组织特异性生长因子的共同培养基中共培养 14 天后获得成功。虽然共培养培养基中没有添加生长因子，但肠道、肝脏和神经元模型都保持了特异性的Marker表达。只有肾脏模型被共存细胞过度生长，没有进一步分化。这一模型平台将为自体共培养交叉对话试验、疾病诱导和后续药物测试铺平道路。肠、肝、脑、肾四个人体器官的模型是在一个微型生物反应器（称为微生理系统）中培养的。器官模型被放置在生物反应器的不同隔间中，这些隔间通过微流体网络连接。这种流体循环使四个器官模型之间能够相互交流，类似于人体器官之间的血液循环。这些器官模型由来自单一捐献者的诱导多能干细胞设计而成。因此，所有器官模型都具有相同的遗传背景。这可能有助于将来对药物进行更准确、更针对病人的测试。

    넶40 2023-09-15

  • 应用案例：iPSC细胞系的培养和定向分化

    德国TissUse GmbH公司的StemUse105 iPSC品系是从一名白血病患者身上重编程的，其他三个品系都来自健康的捐献者。所有 StemUse 细胞系都将进一步分化成不同的细胞类型。之后，这些不同类型的细胞将在多器官芯片（TissUse GmbH，德国）中共同培养，以研究器官模型之间的相互作用。我们已经在 StemUse101 系列中展示了这种方法。StemUse101品系的四个不同器官模型--肠、肝、肾和神经元模型--在四器官芯片（HUMIMIC Chip4）中分化和共培养，并在去共同生长因子的培养基中维持长达14天。

    넶60 2023-09-15

  • 应用案例：内源差示扫描荧光技术分析蛋白质稳定性

    内源差示扫描荧光技术（intrinsic fluorescence DSF），是通过检测温度变化/变形剂浓度变化过程中蛋白内源紫外荧光的改变，获得蛋白质的热稳定性(Tm值)、化学稳定性（Cm值）等参数。可应用于蛋白缓冲液条件筛选及优化、小分子与蛋白结合情况的定性测定、蛋白质修饰及改造后的稳定性测定、蛋白变/复性研究、不同批次间蛋白稳定性对比等多个方面。

    넶168 2023-09-06

  • 应用案例：神经球和肝脏在芯片上的串联共培养

    目前用于药物开发的体外实验平台无法模拟人体器官的复杂性，而人类和实验室动物的系统差异巨大，因此现有的方案都不能准确预测药物的安全性和有效性。德国、葡萄牙和俄罗斯的研究团队通过德国TissUse GmbH公司的微流控多器官串联芯片培养（MOC）平台，测试毒物对多器官的作用，揭示了基于微流控的多器官串联共培养能够更好的模拟人体的生理学环境。在体外培养条件下，由于氧气和营养供应有限，类器官培养往往会随着时间的推移而去分化。然而微流控系统中通过持续灌注培养基，更好地控制环境条件，如清除分泌物和刺激因子，并且培养基以可控流速通过，以模拟血流产生的生物剪切应力，因此类器官培养物可以保持良好的生长状态。

    넶36 2023-08-14

  • 应用案例：多器官串联芯片用于结核病疫苗和候选药物的测试

    TissUse获得比尔和梅琳达·盖茨基金会的资助，在HUMIMIC芯片上开发人类临床前肺-肝-淋巴结串联共培养物，用于研究感染结核分枝杆菌的结核病疫苗开发和候选药物的测试。这一合作将有助于开发结核病候选疫苗和治疗模式。 在体内，每个器官都保持着自己的独立性，同时通过血液中的细胞和因子，与其他器官保持相互通讯。将几种类器官串联在一个共同的培养基的循环中，通过分泌的因子进行通讯和交流。模拟多器官之间的交流，可以研究每个器官代谢的产物对其他器官产生的影响，以及环境因子对于多器官的系统性效应。人类系统性疾病的发生过程都是通过破坏两个或多个器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和药疗就需要复杂的多器官平台作为体外生理模型的工具，以确定新的药物靶点和治疗方法。多器官芯片（MOC）的发展目标是建立各种不同的器官组合模型，用于药物有效性和安全性评估以及药动学/药效学(PK/PD)测试。

    넶29 2023-08-14

  • 应用案例：胰岛和肝脏在芯片上的串联共培养

    人类系统性疾病的发生过程都是通过破坏两个或多个器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和药疗就需要复杂的多器官平台作为体外生理模型的工具，以确定新的药物靶点和治疗方法。2型糖尿病（T2DM）的发病率正在不断上升，并与多器官并发症相关联。由于胰岛素抵抗，胰岛通过增加分泌和增大胰岛体积来满足胰岛素不断增加的需求量。当胰岛无法适应机体要求时，血糖水平就会升高，并出现明显的2型糖尿病。由于胰岛素是肝脏代谢的关键调节因子，可以将生产葡萄糖的平衡转变为有利于葡萄糖的储存，因此胰岛素抵抗会导致糖稳态受损，从而导致2型糖尿病。过去已经报道了多种表征T2DM特征的动物模型，但是，从动物实验进行的研究往临床上转化的效果不佳。更重要的是，目前使用的药物，虽然能缓解糖尿病症状，但对疾病进一步发展的治疗效果有限。

    넶340 2023-08-14

  • 应用案例：芯片培养的重构人类表皮皮肤类器官

    物质暴露后渗透到我们体内的主要途径是通过皮肤。我们的目标是为下一代含neopapille (NP)( 毛乳头等效物)的人类皮肤芯片模型的培养条件，并使用敏化剂肉桂醛建立概念验证测试。重建的人类皮肤由成纤维细胞填充的含有新表皮球(RhS-NP)的分层和分化的表皮组成，暴露在空气中，在动态流动下培养10天。研究了三个独立实验的重复性，每个实验都有多达21次的实验内重复。观察到表皮向neopapille球形内陷到水凝胶中。对培养基中乳酸脱氢酶(LDH)和葡萄糖水平的每日测量表明，在所有三个独立实验中以及在一个实验中的重复中，在整个培养期间都有较高的活力和稳定的代谢活性。外用肉桂醛暴露于RhS-NP导致剂量依赖的细胞毒性(增加LDH释放)和接触致敏剂特异性IL-18、促炎IL-1β、炎症IL-23和IFN-γ以及抗炎IL-10和IL-12p70的细胞因子分泌升高。这项研究证明了下一代复杂皮肤模型用于研究皮肤免疫毒性的稳定性和可行性。

    넶386 2023-08-14

  • 应用案例：质量光度计测量含去污剂的溶液

    质量光度计量化了溶液中生物分子的质量分布。去污剂广泛应用于生物化学，但在水溶液中表现出复杂的行为。质谱光度法是研究含去污剂溶液中的生物分子以及评价分子聚集和胶束形成的有效方法。在此，我们描述了去污剂如何影响质谱光度测定，并概述了如何优化涉及去污剂的质谱光度测定实验条件的建议。 单个去污剂分子不能被质谱光度法检测到，因为它们散射的光的量很大程度上低于检测阈值。尽管如此，去污剂可以在比率质谱光度图像中产生噪声(信号波动)。这种噪声可能是由于水分子在去污剂分子周围形成大的溶剂化壳，去污剂分子在玻璃表面创建动态结构或其他因素，影响玻璃-水界面的折射率。

    넶39 2023-07-24

  • 应用案例：“眼见为实”超高速视频级原子力显微镜实时成像研究膜蛋白的形成过程和转运机制

    超高速视频级原子力显微镜（High-Speed Atomic Force Microscope，HS-AFM）由日本 Kanazawa 大学 Prof. Ando 教授团队研发，日本RIBM公司（生体分子计测研究所株式会社，Research Institute of Biomolecule Metrology Co., Ltd）商业化的产品，可以达到视频级成像的商业化原子力显微镜。HS-AFM突破了传统原子力显微镜“扫描成像速慢”的限制，能够在液体环境下超快速动态成像，分辨率为纳米水平。样品无需特殊固定，不影响生物分子的活性，尤其适用于生物大分子互作动态观测。超高速视频级原子力显微镜HS-AFM主要有两种型号，SS-NEX样品扫描（Sample-Scanning HS-AFM）以及PS-NEX探针扫描（Probe-Scanning HS-AFM）。推出至今，全球已有100多位用户，发表 SCI 文章 300 余篇，包括Science, Nature, Cell 等顶级杂志。

    넶107 2023-04-12

  • 应用案例：“眼见为实”超高速视频级原子力显微镜实时成像观察CRISPR基因编辑过程

    超高速视频级原子力显微镜（High-Speed Atomic Force Microscope，HS-AFM）由日本 Kanazawa 大学 Prof. Ando 教授团队研发，日本RIBM公司（生体分子计测研究所株式会社，Research Institute of Biomolecule Metrology Co., Ltd）商业化的产品，可以达到视频级成像的商业化原子力显微镜。HS-AFM突破了传统原子力显微镜“扫描成像速慢”的限制，能够在液体环境下超快速动态成像，分辨率为纳米水平。样品无需特殊固定，不影响生物分子的活性，尤其适用于生物大分子互作动态观测。超高速视频级原子力显微镜HS-AFM主要有两种型号，SS-NEX样品扫描（Sample-Scanning HS-AFM）以及PS-NEX探针扫描（Probe-Scanning HS-AFM）。推出至今，全球已有100多位用户，发表 SCI 文章 300 余篇，包括Science, Nature, Cell 等顶级杂志。

    넶0 2023-04-12

  • 应用案例：质量光度计测量SARS-CoV-2

    质量光度计量化了溶液中生物分子的质量分布。它在分析寡聚体状态和量化蛋白质-蛋白质相互作用方面的作用被用于研究突发SARS-CoV-2病毒的棘突蛋白及其与ACE2受体的相互作用，ACE2受体被认为是该病毒进入人类细胞的主要途径。我们证明了重组产生的SARSCoV-2棘突外结构域形成了一个明确的三聚体。使用ACE2作比较，可以确定与每个三聚体一个ACE2结合相对应的不同组分。这表明棘突蛋白内ACE2与RBD的功能结合，可获得RBD的向上或向下构象的混合组分。

    넶177 2023-02-02

  • 应用案例：质量光度计测量蛋白质的变性

    质量光度计量化了溶液中生物分子的质量分布。在自然条件下，已确定其用于分析生物样品的纯度、完整性和功能。然而，其在变性条件下的性能尚未得到彻底评估。在本申请说明中，我们证明质量光度计是研究低聚物蛋白质变性（去折叠）和复性（再折叠）的有用工具。通过化学变性破坏蛋白质的天然结构可以深入了解蛋白质和复合物的结构和稳定性。尿素和盐酸胍（GdnHCI）等化学变性剂通过改变蛋白质疏水残基暴露于周围水溶液中，促进蛋白质的变性（去折叠）。虽然化学变性在生物化学研究中已经用了几十年，但由于其涉及大量分析技术，操作成本高，灵敏度低，数据分析和解释太复杂，因此对变性（去折叠）和复性（再折叠）的监测仍然具有挑战性。

    넶0 2022-08-23

  • 应用案例：质量光度计测量腺病毒AAVs的空壳与负载

    腺相关病毒（AAVs）已被批准用于基因治疗——将遗传物质输送到靶组织。制备AAV介导的基因疗法的一个挑战是质量控制，尤其是空壳与负载（全衣壳）的比例。在这里，我们展示了如何在AAV血清型中使用质量光度计，以可靠且可重复地测量AAV样品纯度和空壳/负载比率。这些测量可以在几分钟内用少量样品进行。目前正在寻求以AAVs为运载工具的基因疗法，以治疗帕金森氏症、遗传性失明、脊髓肌萎缩和血友病等疾病，取得了有希望的结果和良好的安全性。尽管在纯化过程中取得了进展，但由于缺乏快速可靠的方法来评估AAV的完整性、成功包装的遗传物质的数量以及宿主细胞和辅助病毒中蛋白质和核酸污染物的存在，AAV的生产受到阻碍。有缺陷或空的AAV是不受欢迎的，因为它们可以在治疗过程中竞争细胞受体，降低治疗效果，并导致意外的免疫反应。

    넶316 2022-06-24

  • 应用案例：质量光度计表征蛋白质相互作用的平衡态

    质量光度计定量了溶液中生物分子的质量分布。蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质复合物形成通常是涉及多个成分的多步骤反应。质量光度计是一种新的分子光谱分析方法，它可以监测复杂的平衡反应的形成，并评估化学环境或蛋白质浓度的变化如何影响平衡。分子光谱法以单分子方式直接测量样品中所有蛋白质群体的相对浓度。从DNA复制到细胞周期控制，蛋白质-蛋白质相互作用对几乎每一个细胞过程都至关重要。由于蛋白质之间的相互作用主要是非共价的，它们通常以平衡状态存在。评估系统在扰动后如何恢复平衡，可以深入了解反应动力学，而相互作用亲和力是通过测量平衡时每个组分的相对浓度来确定的。然而，当感兴趣的系统包括低浓度下的多个反应或组分时，蛋白质-蛋白质相互作用的研究可能变得复杂。在这些条件下，体积或平均测量值迅速下降。相比之下，质量光度计是一种单分子分析技术，因此它可以直接测量样本中所有组分的分子质量和相对丰度。在这里，我们使用质量光度计研究形成四聚体的重组蛋白的低聚过程。

    넶250 2022-06-24

  • 应用案例： 肝脏类器官的培养并接种到多器官芯片平台（MOC）（编码：SOP-007）

    该 SOP 描述了由肝癌细胞系（HepaRG）和原代人肝星状细胞 （SteCs） 组成的肝球体的培养，形成肝脏类器官。此外，还描述了将肝脏类器官整合到 MOC 中，可以与其他类器官串联起来共培养。肝球体的生长大约需要 3 小时。从 384 孔微孔板中去除肝球体大约需要 2~5 小时，具体取决于所需的肝球体数量。将肝球体整合到 MOC 中至少需要 1 小时，这也取决于所需 MOC 的数量及所需的肝球体数量。应计算准备细胞培养的额外时间（约 1 周）以及 MOC 的交付时间。

    넶335 2022-05-24