视网膜器官芯片:设计一个生理模拟氧气梯度,以优化人类视网膜器官的长期培养
Emma Drabbe1,2, Daniel Pelaez1,2,3, Ashutosh Agarwal1,3,4
1Department of Biomedical Engineering, University of Miami, Coral Gables, FL, USA.
Lab on a chip
|December 11, 2024
概括
一个新的视网膜器官芯片 (ROC) 成功地保持了生理氧度梯度,改善了人类视网膜器官中视网膜质细胞 (RGC) 存活率. 这一突破增强了对视网膜疾病的疾病建模和治疗开发.
科学领域:
- 眼科医生 眼科 眼科
- 发展生物学 发展生物学
- 生物工程是生物工程.
背景情况:
- 视网膜表现出一个关键的氧气梯度,对其发育和功能至关重要,内部区域是低氧的,外部区域高氧化.
- 视网膜质细胞 (RGCs) 对于视觉处理至关重要,对氧气水平很敏感,它们的退化是当前人类视网膜器官模型的一个显著限制.
- 人类干细胞衍生的视网膜有机体为疾病建模和治疗提供了希望,但与RGC层退化作斗争.
研究的目的:
- 设计和验证一种新型视网膜器官芯片 (ROC),能够维持生理上相关的氧度梯度,以改善人类视网膜器官培养.
- 评估工程氧化梯度对RGC和其他视网膜细胞类型在有机体内的成熟和活力的影响.
主要方法:
- 一个没有PDMS的ROC是使用大规模运输的第一个原则设计的,并通过微加工,激光切割和3D打印使用惰性材料制造.
- 计算和实验方法验证了ROC内部的氧气梯度.
- 人类诱导的多能干细胞衍生的视网膜器官在ROC内长时间 (超过150天) 培养,并在现场成像.
主要成果:
- ROC成功地保持了稳定的,生理学上相关的氧气梯度.
- 与静态对照或缺乏梯度的ROC相比,在具有活性 perfusion和氧气梯度的ROC中培养的视网膜器官具有显著更高的RGC活力.
- 该系统支持内部和外部视网膜细胞表型的成熟.
结论:
- 新的ROC系统有效地重建视网膜氧化,促进RGC在人类视网膜器官中的生存和成熟.
- 这种高通量培养系统为研究视网膜发育,疾病机制 (例如遗传特征,有毒暴露,视网膜母细胞瘤等遗传突变) 和测试治疗方法提供了宝贵的平台.
