陳建蘇、唐仕波團隊最新研究成果：?視網(wǎng)膜類器官長期培養(yǎng)及應用
視網(wǎng)膜類器官（organoid）是利用包括胚胎干細胞（embryonic stem cells, ESCs）和誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）經(jīng)特定培養(yǎng)而形成的細胞聚集物，其結構和功能類似對應的視網(wǎng)膜組織。為了克服種屬差異和其他動物實驗的缺陷，來源于人類或者患者的類器官技術替代動物實驗越來越受到重視，成為國際上研究和研發(fā)的熱點。視網(wǎng)膜類器官可以用于視網(wǎng)膜組織的生物學、疾病病理學、細胞生物學、再生機制、干細胞移植、精準醫(yī)療以及藥物毒性和藥效試驗，應用潛力巨大。
然而常規(guī)類器官難以實現(xiàn)標準化、均一化長期培養(yǎng)，不利于后續(xù)的臨床轉化，成為類器官研究與應用的難題。為了構建能夠大量產生異質性小、攜帶多種視網(wǎng)膜細胞新一代視網(wǎng)膜類器官，中南大學愛爾眼科學院、愛爾眼科研究所陳建蘇教授、唐仕波教授團隊利用3D打印技術對視網(wǎng)膜類器官的培養(yǎng)模具進行個性化定制，首次自主設計并構建了基于3D打印來源的適合視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)的聚二甲基硅氧烷（PDMS）微孔模具平臺，相關研究得到業(yè)界的高度認可，取得了以下成果：
1、于2023年4月發(fā)表在工程技術Q1的Top期刊Biofabrication（doi: 10.1088/1758-5090/acc761. 影響因子：11.06）。其中陳建蘇教授和唐仕波教授為共同通訊作者，博士研究生孫璽皓為第1作者。
論文基于3D打印模具視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，具有62個V型的小型培養(yǎng)孔，可以實現(xiàn)視網(wǎng)膜類器官的一站式長期培養(yǎng)（見下圖）。
在培養(yǎng)過程中無須對類器官進行反復地轉移及分選，既節(jié)省了研究者的時間，又降低了視網(wǎng)膜類器官的異質性。與傳統(tǒng)的視網(wǎng)膜類器官培養(yǎng)方法比較，在該平臺中產生的視網(wǎng)膜類器官，大小均一，活性好。在此基礎上，論文首次發(fā)現(xiàn)在PDMS平臺中視網(wǎng)膜類器官呈現(xiàn)一種特殊的粘附3D克隆聚集生長狀態(tài)，可以不通過常規(guī)視網(wǎng)膜類器官需要添加的轉化生長因子超家族成員之一的BMP4及視網(wǎng)膜色素上皮細胞相關誘導，便可以在早期均勻地產生攜帶有視網(wǎng)膜色素上皮細胞（RPE）、睫狀緣干細胞（CM）和視網(wǎng)膜神經(jīng)層（NR）的視網(wǎng)膜類器官（見下圖）。
隨后通過使用人血小板裂解液代替胎牛血清，建立了基于PDMS微孔平臺無外源性動物添加劑的一站式類器官培養(yǎng)流程，有利于后續(xù)的臨床轉化。另外，通過外接微流控平臺，也可以在體外模擬血管的灌注微流控培養(yǎng)，實現(xiàn)一站式長期動態(tài)培養(yǎng)均勻一致的視網(wǎng)膜類器官。
2、其他：相關技術在發(fā)表文章前研究團隊申請發(fā)明專利一項，目前已公示（一種三維類器官灌流培養(yǎng)器具，CN115197842A）。博士研究生孫璽皓投稿2023年4月美國視覺與眼科年會（ARVO）: One-Stop Assembly of Adherent 3D Retinal Organoids from Human Induced Pluripotent Stem Cells based on PDMS Microwell Chip，這一研究成果也被選為大會專題發(fā)言，向全球眼科同道進行發(fā)布。
新一代基于3D打印模具一站式視網(wǎng)膜類器官長期培養(yǎng)系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)視網(wǎng)膜類器官難以實現(xiàn)標準化和均一化長期培養(yǎng)的瓶頸問題，可以在較少人工干預的前提下，大量產生同質性并攜帶含視網(wǎng)膜祖細胞等多種視網(wǎng)膜細胞的視網(wǎng)膜類器官，特別有利于將其臨床應用于視網(wǎng)膜疾病模型及其藥物篩選和視網(wǎng)膜類器官移植等新手段和新技術治療難治性視網(wǎng)膜疾病。本研究以愛爾眼科研究所為研究平臺，研究受到國家自然科學基金委員會（NSFC）及香港研究資助局（RGC）聯(lián)合科研資助基金（NSFC-RGC, 32061160469, N_CUHK432/20)）、廣東省科技計劃項目粵港澳聯(lián)合創(chuàng)新領域（2021A0505110005）和愛爾眼科醫(yī)院集團科研項目的資助。
論文鏈接：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36963105/
