北京基尔比摇摆灌注仪在肿瘤类器官悬浮培养中的应用研究

关键词：肿瘤类器官，悬浮培养，精密摇摆灌注仪，高通量

1 引言

肿瘤类器官作为源自患者肿瘤或细胞系的三维培养模型，能够在体外高度模拟体内肿瘤的微环境架构，已成为肿瘤生物学研究和药物筛选的重要工具。然而，传统静态培养中类器官核心常因营养和氧气扩散受限而发生坏死，限制了类器官的尺寸和成熟度。

北京基尔比生物公司研制的高通量类器官精密摇摆灌注仪（又称3D细胞类器官孔板培养自重力摇床），通过精密摆动式灌注实现持续介质流动，有效解决上述瓶颈问题。本研究将该设备应用于肝癌细胞悬浮培养，系统评估其在肿瘤类器官培养中的可行性与效果。

2 材料与方法

2.1 细胞系：MHCC97H肝癌细胞系

2.2 培养基：RPMI 1640培养基添加10%胎牛血清（Gibco Life Technologies）。

2.3 设备：北京基尔比高通量类器官精密摇摆灌注仪（Kilby Bio）。该设备采用无泵重力驱动设计，区别于传统轨道摇床。通过（10°倾角、1 min换向频率）驱动，利用伯努利原理在灌注孔内产生快速双向流动，无需外接泵和管路。仪器角度控制范围为0.5°~45°，精度达±0.1°，支持连续摇摆和间隔摇摆两种模式，并配备姿态传感器实时校准。设备可适配标准多孔板（6孔、12孔、24孔板等）、类器官芯片及玻底培养皿，支持不少于6块多孔板同时灌注培养。仪器可直接放置于95%以上湿度的CO₂培养箱内长期连续运行。

2.4 方法：MHCC97H细胞以8.0×10⁵ cells/mL的密度接种于标准多孔板中，培养基为含10% FBS的RPMI 1640。将多孔板置于精密摇摆灌注仪上，设置适宜的摇摆角度与频率，置于37°C、5% CO₂培养箱中进行动态悬浮培养。每日用光镜观察类球体形成情况。培养四天后，收取类器官，经10%中性福尔马林固定、石蜡包埋切片后，进行HE染色鉴定组织结构，IHC染色检测Ki67、AFP和mTOR三种肿瘤标志物的表达。

 

 

 

3 结果

北京基尔比高通量类器官精密摇摆灌注仪通过精密控制的摇摆动作，在培养孔内产生温和的流体剪切力，确保营养物质和氧气均匀输送至每个类器官，同时及时清除代谢废物。设备提供的低剪切力流体动力环境，避免了剧烈搅拌或旋转对脆弱3D类器官结构的损伤。

在培养过程中，细胞在动态悬浮环境下自发聚集形成三维球体。至第4天，肝癌类器官直径可达200 μm以上，形态均一，边缘清晰。HE染色结果显示，培养所得类器官保持了肝细胞癌典型的组织学结构特征。IHC分析进一步证实，类器官模型中Ki67（增殖标志物）、AFP（甲胎蛋白）和mTOR（雷帕霉素靶蛋白）均呈阳性表达，与原始肿瘤的表达模式一致。

4 讨论

与传统轨道摇床相比，北京基尔比高通量类器官精密摇摆灌注仪在多个维度展现出显著优势：

在流体力学环境方面，Kilby Bio精密摇摆灌注仪通过无泵重力驱动和伯努利原理产生快速双向流动，实现了更精准的流体控制。设备提供的极低剪切力环境，能够更好地保护类器官的3D结构完整性。

在培养通量与标准化方面，Kilby Bio设备可同时适配不少于6块标准多孔板，支持大量平行实验，显著提高了实验通量和数据一致性。设备支持连续或间歇摇摆模式，可针对不同类器官类型灵活调整培养参数，适用于肝脏、肠道、肿瘤等多品类类器官的培养。

在长期培养能力方面，Kilby Bio设备支持长达30天及以上的长期稳态连续培养，可培养直径达2–3 mm的成熟类器官，有效解决了传统培养中类器官体积增大导致的中心坏死问题。

5 展望

北京基尔比高通量类器官精密摇摆灌注仪在肿瘤细胞悬浮培养形成类器官中具有可行性与有效性。该设备通过精密摆动式灌注技术，在维持低剪切力环境的同时实现高效营养交换，能够支持肿瘤类器官的快速形成与成熟，并保持原始肿瘤的组织学特征和标志物表达模式。其高通量适配能力和灵活的参数设置，为肿瘤类器官的大规模培养、药物筛选和个性化医疗提供了可靠的技术平台。

附：

北 京 基 尔 比 生物 科技公司 主营产品：

AnimFree 体外类器官气溶胶暴露装置

Kirkstall 3D细胞类器官串联式自动灌流系统，

BiomimX uBeat®多功能动态器官芯片系统

Kilby Gravity 微重力旋转细胞类器官培养系统RCCS，

动植物/微生物等地面重力环境模拟装置【可以定制】，

Kilby Bio 高通量类器官精密摇摆仪