基于μ-Pattern ibiTreat载玻片利用hiPSC衍生的肝胆细胞生成自组装管状胆管类器官

date:2026-07-16 14:21:56

肝内胆管仅占肝脏质量约5%,难以从人类活检样本中分离,且原代胆管细胞扩增困难,严重制约了胆道疾病体外模型的建立与药物研发。本方案将hiPSC定向分化为肝胆细胞,结合ibidi µ-Pattern微图案化技术与I型胶原"三明治"结构,诱导生成管状胆管类器官,提供可行的药物筛选平台。
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材料概要

细胞系 Allen细胞科学研究所hiPSC系(AICS-0023/0024/0058-067),分别标记TJP1、MYH10、CTNNB1,可显示不同细胞参数。

关键耗材 μ-Slide 8 Well high μ-Pattern ibiTreat(ibidi,83813);牛I型胶原蛋白(PureCol®,5005);GFR Matrigel®(Corning,354230)。

培养基体系 以RPMI-1640为基础配制DE(含Activin A、bFGF、BMP4)、FP(含Activin A)和HB(含胰岛素、SB 431542、BMP4)培养基;以Advanced DMEM/F12为基础(含B-27、N2、HEPES、烟酰胺、A83-01、dbCAMP、EGF、HGF、R-spondin、FGF10)配制LP(加Jagged-1和视黄酸)和HepBili(加地塞米松和BMP4)培养基。

实验步骤

1 细胞接种(第0天)

按照Allen研究所操作规程传代hiPSC,以 3×10⁵/cm² 接种于Matrigel包被的12孔板,使用mTeSR™ Plus培养至汇合。

2 分化为肝母细胞(第1–9天)

第1–2天
更换为DE培养基,每24h换液
第3–5天
更换为FP培养基,连续3天每日换液
第6–9天
更换为HB培养基,连续4天每日换液
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1.hiPSC向HB细胞分化。分化过程中人类诱导多能干细胞(iPSC,第0天)、前肠祖细胞(FP,第5天结束时)和肝母细胞(HB,第9天开始时)各阶段的相差显微镜图像。比例尺:20 µm。


5 μ-Pattern载玻片接种(第9天)

将 1.5 mg/ml 牛I型胶原蛋白以 150 µl/孔 涂布μ-Slide,孵育30 min后PBS洗涤5次。第9天HB细胞经胰蛋白酶消化(37°C,3 min),淬灭培养基终止反应,180 g 离心5 min。用含 10 µM Y-27632 的HB培养基重悬,以 1×10⁵/cm² 接种于μ-Slide(≥300 µl/孔),37°C过夜培养。

4 肝胆细胞分化(第10–23天)

第10–13天
更换为LP培养基,每日换液
第14–23天
更换为HepBili培养基,每2–3天换液,持续10天
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2.在μ-Pattern ibiTreat上向肝胆细胞分化。直径500 µm微图案上肝母细胞(HB,第9天结束时)、肝祖细胞(LP,第13天结束时)和肝胆细胞(HepBili,第23天结束时)阶段的相差显微镜和荧光图像。AICS58 HB细胞表达mEGFP标记的CTNNB1,用于标记细胞间界限,有助于细胞分割。AICS23细胞表达mEGFP标记的TJP1,该蛋白标记顶端膜附近的紧密连接,可反映细胞极性。AICS24细胞表达mEGFP标记的MYH10,该蛋白标记肌动蛋白IIB,可用于推断细胞特异性收缩性。比例尺:200 µm。


5  诱导管状类器官形成(第23天后)

将HepBili培养基、DPBS、10×DPBS、NaOH和牛I型胶原蛋白按32:6:1:1:8的比例混合,配制I型胶原凝胶,以150 μl/cm²(≥300 μl)覆盖于μ-Slide各孔中,37°C 过夜。次日加入HepBili培养基继续培养。覆盖胶原24 h后,细胞开始向凝胶内迁移并自组装形成管状结构,TJP1定位于顶端膜附近,界定管腔。本方案全程约23天完成分化,结合μ-Pattern 微图案化技术实现了胆管类器官的标准化构建,为胆道疾病研究和药物筛选提供了高效的体外平台。


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总结

本方案全程约 23天 完成分化,结合µ-Pattern微图案化技术实现了胆管类器官的标准化构建,为胆道疾病研究和药物筛选提供了高效的体外平台。

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3.在覆盖I型胶原24小时后,微图案上诱导形成的管状类器官。最大强度投影核(DAPI)、肌动蛋白(鬼笔环肽)和mEGFP标记的TJP1的相差显微镜图像及复合荧光图像。在覆盖胶原后,细胞开始向凝胶内迁移并形成管状结构。TJP1定位于顶端膜附近,界定了由肝胆细胞形成的管腔。比例尺,200 µm。


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