【设备更新】基于类器官与高通量微孔板检测的药物研发平台

类器官芯片技术结合器官芯片和类器官两者优势，可为基础科研、药物研发和转化医学提供巨大应用价值。然而目前类器官芯片技术在实际应用中仍面临如下亟需解决的难题。 • 如何进一步提升其仿真性，如实现免疫化、血管化和神经化等特征？ • 如何实现其标准化与规范化，满足高通量检测与筛选的需求？ • 如何更好地对其产生的海量大数据进行有效的分析与管理？

细胞的迁移运动不仅是细胞进行很多重要生理活动的基础，同时也是炎症反应和肿瘤发生等病理过程中的重要步骤和关键环 节。细胞迁移 (cell migration) 也称为细胞爬行、细胞移动或细胞运动，是指细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质的梯度后而 产生的移动。细胞迁移为细胞头部伪足的延伸、新的黏附建立、细胞体尾部收缩在时空上的交替过程。细胞迁移是正常细胞的基 本功能之一，是机体正常生长发育的生理过程，也是活细胞普遍存在的一种运动形式。胚胎发育、血管生成、伤口愈合、免疫反 应、炎症反应、动脉粥样硬化、癌症转移等过程中都涉及细胞迁移。 目前人们对恶性肿瘤的研究是多方面的，从癌症的产生到转移，血管供给以及分裂增殖都一直是医学和生物学研究的热点。 恶性肿瘤与良性肿瘤的最大区别就在于是否可以对周遭组织进行浸润，结果是形成边界不分明的癌组织，或是进入血管转移到远 端（见远端转移）。根据观察可将癌症浸润分为四步。首先癌细胞表面的粘附分子会减少，与周围的细胞彼此分离，被“解除束 缚”。同时癌细胞与基底膜的粘附却会增加，这是癌细胞通过增加自身基底面层粘连蛋白（laminin）受体实现的。然后癌细胞会 释放蛋白酶，用以降解细胞外基质成分，如Ⅳ型胶原酶，使基底膜受损，产生缝隙。最后是癌细胞阿米巴运动样的迁移，钻过基 底膜的缝隙，到达底下的间质组织。癌细胞此后会继续用蛋白酶为自己在间质组织开路，直到血管，然后它会以同样方式进入血 管，经血到转移后，又以同样方式出管。因此，癌症的形成与肿瘤细胞的迁移能力密不可分，这也成为了一个诊断和治疗癌症的 一个靶点。 研究细胞迁移的方法有很多，比如划痕法、实时细胞追踪、Transwell和细胞芯片等，本文将一一介绍现今比较主流的与细 胞迁移相关的实验方法。

众所周知，单克隆抗体在科研、疾病诊断以及治疗等方面具有非常重要的作用。单克隆抗体药物具有靶向性明确、低毒性和 不良反应少等优点，在肿瘤的生物治疗及靶向治疗中发挥重要作用。目前，抗体药物市场前景广阔，已成为制药行业中发展最 快、活力最强和技术含量最高的领域。为了获得具有特异性的抗体，首先需要筛选能够表达分泌特异性抗体的杂交瘤细胞系。实 验室常规的方法就是通过小鼠脾细胞和骨髓瘤细胞的融合，获得杂交瘤细胞。通过在培养基里加入筛选压力，只有脾细胞和瘤细 胞成功融合的杂交瘤能够存活。筛选杂交瘤的主要挑战在于如何快速、高效地从成千上万的杂交瘤细胞里面找到生长良好、能够 分泌特异性抗体的克隆，并且尽可能确保为单克隆。 Molecular Devices为杂交瘤的筛选提供了全方位的高通量解决方案，能够最大化提高筛选特异性杂交瘤的效率，并且节省 筛选时间。ClonePix2是一个哺乳动物细胞筛选系统，通过在培养基中加入荧光标记检测试剂，能够通过荧光筛选并自动化挑取 表达分泌特异性抗体的杂交瘤克隆。CloneSelect Imager是一个无标记活细胞成像系统，能够客观、快速检测细胞在孔板里的生 长情况，并提供克隆单细胞来源证明，确保筛选稳定的单克隆用于下游进一步研究。此外，为了优化细胞的生长，Molecular Devices提供了CloneMedia和CloneMatrix两种型号半固体培养基用于支持杂交瘤细胞生长形成独立单个的克隆。

CloneSelect单细胞分离系统（CloneSelect Single Cell Printer）采用类似喷墨打印的技术，柔和地产生包裹细胞的液滴无接触地直接分配到微孔板中（图1）。同时，该系统借助智能图像分析，确认细胞数目，分析细胞的形态（大小和圆度）及荧光强度，联动的真空装置将不符合要求的液滴（如空液滴或者含多个细胞的液滴）直接吸走，而符合要求的细胞液滴则分配至微孔板，从而实现对单个细胞的分选和接种。单细胞分离系统是一种可比移液器操作的柔和的单细胞分离技术，而流式分选由于高的液体剪切力和电压的影响，会降低敏感细胞和部分受损细胞（如电转后的细胞）的成克隆率，因此单细胞分离系统更适用于基因工程细胞的克隆，维持细胞活力，并提供直接的单克隆性图像证据。