國(guó)自然單獨(dú)立項(xiàng)類器官研究！讓 Cytation 賦能實(shí)驗(yàn)室高效啟航

近日，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)正式發(fā)布《 2026 年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》，其中一項(xiàng)變化引起生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域廣泛關(guān)注：“類器官與人工器官”獲得獨(dú)立的國(guó)自然基金申請(qǐng)代碼 C1004，成為生命科學(xué)部重 點(diǎn)培育方向。類器官技術(shù)從前沿探索正式升級(jí)為國(guó)家層面重 點(diǎn)支持的研究領(lǐng)域。

圖 1 . 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)網(wǎng)站截圖

類器官模型的顯著優(yōu)勢(shì)

回顧類器官技術(shù)的發(fā)展，自 2009 年腸道類器官首次成功培養(yǎng)以來(lái)，如今已建立起數(shù)十種組織模型，實(shí)現(xiàn)了從概念驗(yàn)證到系統(tǒng)化應(yīng)用的跨越。其在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)：

1.疾病模型構(gòu)建：完整保留患者腫瘤的遺傳特征和異質(zhì)性，為研究疾病機(jī)制和耐藥性提供了更具生理相關(guān)性的體外研究平臺(tái)。

2.腫瘤類器官與藥物篩選：支持個(gè)體化藥敏測(cè)試與大規(guī)模化合物篩選和靶點(diǎn)驗(yàn)證，顯著縮短藥物開發(fā)周期。

3.藥物開發(fā)全過(guò)程：類器官為藥物早期效價(jià)和安全性評(píng)估提供了生理相關(guān)性更強(qiáng)的模型，其相關(guān)數(shù)據(jù)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn) 3R  （減少、優(yōu)化、替代）原則下正日益被監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)可，推動(dòng)藥物開發(fā)向更高效、更符合倫理的方向發(fā)展。

圖 2 .疾病建模中的不同類型的類器官

（圖片來(lái)源：Human organoids as 3D in vitro platforms for drug discovery: opportunities and challenges）

挑戰(zhàn)猶存

盡管前景廣闊，類器官研究仍面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。近期， Hans Clevers 教授在《Human organoids as 3D in vitro platforms for drug discovery: opportunities and challenges 》一文中系統(tǒng)梳理了這一領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。文章指出，在類器官建模過(guò)程中，研究者必須面對(duì)兩個(gè)核心問(wèn)題：如何在三維結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的有效遞送與擴(kuò)散，以及如何提高組織層面的復(fù)雜性和秩序性，使其更接近真實(shí)器官。

圖 3 .適用于疾病建模和藥物安全性評(píng)價(jià)的先進(jìn)類器官系統(tǒng)

為此，研究者需根據(jù)樣本類型與下游應(yīng)用，選擇并優(yōu)化類器官系統(tǒng)，以平衡復(fù)雜性與標(biāo)準(zhǔn)化。這必然涉及自動(dòng)化、高通量的培養(yǎng)與檢測(cè)流程，尤其在進(jìn)入藥物篩選階段時(shí)，挑戰(zhàn)更為突出。

無(wú)論是傳統(tǒng)自動(dòng)化平臺(tái)還是新型微流控裝置，均依賴于高效可靠的檢測(cè)系統(tǒng)。基于熒光與吸收光的自動(dòng)化成像與數(shù)據(jù)處理至關(guān)重要，涵蓋酶標(biāo)儀的細(xì)胞活力測(cè)定，以及高內(nèi)涵成像的復(fù)雜表型分析（圖 4 ）。

圖 4 .自動(dòng)化高通量藥物篩選策略

高通量篩選平臺(tái)搭建 a : 傳統(tǒng)方式：使用分液器將基質(zhì)膠-類器官混合物分裝到培養(yǎng)板；b-c-e: 生物工程微流控裝置生成類器官液滴，加入微孔板、微陣列芯片或者微柱芯片

高通量檢測(cè)平臺(tái)設(shè)備 f : 基于熒光以及吸光度檢測(cè)的自動(dòng)化成像與數(shù)據(jù)處理：基于酶標(biāo)儀檢測(cè)的細(xì)胞活力測(cè)定，例如 CellTiter-Glo 或 MTT；基于高內(nèi)涵熒光成像的表型分析，包括疾病標(biāo)志物表達(dá)、酶的活性、代謝動(dòng)態(tài)、形態(tài)學(xué)變化

一體化方案：Cytation——打造從類器官培養(yǎng)到藥物研究的一站式多場(chǎng)景檢測(cè)平臺(tái)

面對(duì)類器官研究的多元化需求，特別是對(duì)于正準(zhǔn)備或剛剛搭建類器官平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室，單一功能的設(shè)備往往難以滿足全部實(shí)驗(yàn)需求，研究者常常不得不在多臺(tái)儀器之間轉(zhuǎn)換，操作成本更高，效率反而更低。

圖 5 . Cytation 細(xì)胞成像多功能微孔板檢測(cè)系統(tǒng)：高內(nèi)涵成像與酶標(biāo)儀檢測(cè)高度集成

Cytation 細(xì)胞成像多功能微孔板檢測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)，為這一問(wèn)題提供了創(chuàng)新解決方案。這一系統(tǒng)將高內(nèi)涵成像與酶標(biāo)檢測(cè)功能集成于同一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了從類器官培養(yǎng)、表型分析到功能驗(yàn)證的無(wú)縫銜接（圖 4 ），研究者可根據(jù)檢測(cè)需求和應(yīng)用場(chǎng)景，選擇最合適的 Cytation 類器官應(yīng)用方案。

應(yīng)用場(chǎng)景一：類器官模型構(gòu)建與開發(fā)

對(duì)于常規(guī)類器官模型的構(gòu)建來(lái)說(shuō)，通常都需要?jiǎng)討B(tài)評(píng)價(jià)類器官的形成過(guò)程及形態(tài)變化，而一些特殊類器官模型的開發(fā)，則需要更為深入內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像或特定功能檢測(cè)。研究人員可利用 Cytation 的高內(nèi)涵成像功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)類器官的形成過(guò)程，并對(duì)其三維結(jié)構(gòu)與細(xì)胞組成進(jìn)行評(píng)估。該成像模塊提供從低倍寬場(chǎng)到高倍共聚焦等多種硬件配置，能夠滿足類器官構(gòu)建各階段的成像檢測(cè)需求（圖 6 ）。

圖 6 . Cytation 高內(nèi)涵成像模式支持類器官培養(yǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和多維度表型分析

Cytation 兼容多功能成像和酶標(biāo)檢測(cè)的這種雙平臺(tái)設(shè)計(jì)，能夠幫助研究者更好的制定類器官模型建立中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保構(gòu)建類器官的質(zhì)量和功能。例如通過(guò)多功能酶標(biāo)儀模塊測(cè)定類器官的特定蛋白分泌物或者活性，而成像分析模塊評(píng)價(jià)類器官的特定形態(tài)結(jié)構(gòu)等（圖 7 ）。

圖 7 . Cytation 高內(nèi)涵與酶標(biāo)檢測(cè)雙系統(tǒng)提供兼容類器官表型和功能的分析方案

應(yīng)用場(chǎng)景二：藥物篩選及藥敏測(cè)試

基于類器官的藥物篩選和藥敏測(cè)試是藥物開發(fā)和精 準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最關(guān)鍵的應(yīng)用場(chǎng)景，通常需要獲得基于類器官的表型變化結(jié)果和活性檢測(cè)結(jié)果。

Cytation 系統(tǒng)既能進(jìn)行高通量的細(xì)胞活力測(cè)定，又能對(duì)復(fù)雜的表型變化進(jìn)行定量分析，這種一體化設(shè)計(jì)意味著研究人員可以在同一臺(tái)設(shè)備上完成所有檢測(cè)，無(wú)需在不同儀器間轉(zhuǎn)移樣品。這不僅節(jié)省了寶貴的時(shí)間，也最大程度保證了實(shí)驗(yàn)的一致性和數(shù)據(jù)的可靠性（圖 8 ）。

圖 8 .雙參數(shù)高通量藥敏測(cè)試。使用 Cytation 明場(chǎng)全孔成像監(jiān)測(cè)類器官表型變化進(jìn)行藥敏測(cè)試，無(wú)需轉(zhuǎn)移樣本直接加入 CTG 試劑，使用 Cytation 化學(xué)發(fā)光檢測(cè)模塊進(jìn)行細(xì)胞活力檢測(cè)。

同時(shí)，配套 Gen5 軟件強(qiáng)大的圖像分析和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)支持高通量分析所需的多項(xiàng)曲線擬合、圖片管理及報(bào)告導(dǎo)出。

應(yīng)用場(chǎng)景三：深入的藥學(xué)研究 ——

BioSpa8 活細(xì)胞分析系統(tǒng)的無(wú)縫銜接

類器官的應(yīng)用貫穿藥物研究與開發(fā)的全流程， 當(dāng)您的研究方案日益成熟，課題深入，需要開展大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間的基于類器官的藥效動(dòng)力學(xué)研究或長(zhǎng)時(shí)間譜系追蹤時(shí)，對(duì)自動(dòng)化、高通量活細(xì)胞培養(yǎng)與監(jiān)測(cè)的需求便應(yīng)運(yùn)而生。

此時(shí)，您可以考慮將 Cytation 與 BioSpa 8  全自動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)箱進(jìn)行整合，在精確控制環(huán)境（溫度、CO2、濕度）的條件下，對(duì)多達(dá) 8 塊微孔板進(jìn)行自動(dòng)化的長(zhǎng)時(shí)間程定時(shí)成像分析。如果再對(duì)接自動(dòng)化液體處理，則可以完成“細(xì)胞分裝——類器官培養(yǎng)——培養(yǎng)基更換——高通量細(xì)胞活力檢測(cè)與表型分析”的全自動(dòng)流程。

除了孔板，BioSpa8 活細(xì)胞分析系統(tǒng)也可以為器官芯片提供高通量培養(yǎng)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

可以看出，無(wú)論是學(xué)術(shù)研究還是下游行業(yè)應(yīng)用，類器官的需求和場(chǎng)景均日趨多樣化。對(duì)于新涉足該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室，Cytation 一體化平臺(tái)可降低入門門檻與初期成本；而對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)，它也能提供更高通量與更全面的分析能力。

總結(jié)

安捷倫 BioTek Cytation 以多功能一體化的設(shè)計(jì)，讓實(shí)驗(yàn)室以更低的啟動(dòng)門檻，獲得更全面的類器官表征能力。而當(dāng)您的實(shí)驗(yàn)規(guī)模和深度需要擴(kuò)展時(shí)， Biospa 系統(tǒng)已準(zhǔn)備好為您打開高通量動(dòng)態(tài)研究的新維度。

從一臺(tái) Cytation 開始，構(gòu)建您高效、可靠的類器官研究體系。