Kirkstall 类器官芯片培养系统

（一）功能应用

体内模型存在许多局限性：较高的实验成本、有限的吞吐量、伦理问题和遗传背景的差异。更重要的是，与人类相比，它们在药物效应和/或疾病表型方面表现出巨大的生理差异，这解释了临床试验经常失败的原因。

Kirkstall Ltd.专利技术的Quasi Vivo®器官芯片微生理系统又称为微流体“芯片上器官”系统，具有相互连接的细胞培养单元，为类器官生长提供更具生理相关性的体内微环境。

通过提供一种近生理的体外模型，模拟细胞微环境，具有更完整的结构和功能，解决动物与人类之间的种属差异，且可在体外模拟多种器官特异性疾病状态，反映药物在体内的动态变化规律和人体器官对药物刺激的真实响应，捕捉复杂的生理学反应，并满足高通量的要求。它是一个多室流动系统，为类器官培养提供了一个紧凑、易于使用的解决方案，包括2D、3D、屏障，或多器官。在疾病模型，药物筛选和毒性测试，再生医学和组织工程，发育生物学研究，感染与免疫研究，个性化医学，癌症研究等领域被广泛应用。

（二）性能特点

Quasi Vivo® 作为一种先进的器官芯片系统，专门设计用于解决学术和工业研究人员在开展体外和体内研究时遇到的主要问题，具有下列性能优势：

功能延展性强

可选择气液界面、液液界面、支架和流动方案的多样化培养方式

允许独立、可控的空气、气体或液体层流流向顶端和基底外侧

满足多器官共培养，细胞间的信号传递等实验要求

成像友好

配备了光学窗口在顶部和底部表面，理想的实时高分辨率成像

易于获取样本

直接收集样本和获取组织或液体样本

模拟生物力学和浓度梯度

用于研究多种生理过程，如细胞迁移、分化、免疫反应以及癌症的转移等

便携和易于操作

紧凑型模块化腔室结构，具有更高人体生理相关性

占地面积小，节省空间，可兼容标准实验室的孵化器

（三）产品应用案例及发表文献

1) Berger E, Magliaro C, Paczia N, Monzel AS, Antony P, Linster CL, Bolognin S, Ahluwalia A, Schamborn JC. Millifluidic culture improves human midbrain organoid vitality and differentiation. Lab Chip, 2018, 18, 3172-3183.

在本研究中，作者建立了一个在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片微流体条件下稳定的脑类器官培养物，并将其与使用计算流体动力学（CFD）和常规实验方法中的连续轨道振荡方法进行了比较。CFD分析是为了确定在两种实验装置中计算出的氧气量的差异是否可以用来解释在两种条件下培养的类器官中观察到的任何差异。这一比较显示了培养质量的改善，包括一个减少的“死核心”，并被模型证实，并增加了多巴胺能分化。

2) Ramachandran S, Schirmer K, Münst B, Heinz S, Ghafoory S, Wölfl S, Simon-Keller K, Marx A, Øie C, Ebert M, Walles H, Braspenning J and Breitkopf-Heinlein K (2015). In Vitro Generation of Functional Liver Organoid-Like Structures Using Adult Human Cells. PLOS ONE, 10(10), e0139345.

在本研究中，作者使用upcyte®人肝细胞在体外生成肝类器官，在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片中进一步培养10天后，这些肝类器官表现出典型的肝实质功能特征，包括细胞色素P450、CYP3A4、CYP2B6和CYP2C9的活性，以及一些标记基因和其他酶的mRNA表达。

3) Cancer cells grown in 3D under fluid flow exhibit an aggressive phenotype and reduced responsiveness to the anti-cancer treatment doxorubicin, Tayebeh Azimi, Marilena Loizidou & Miriam V. Dwek ,Scientific Reports volume 10, Article number: 12020 (2020)

肿瘤微环境（TME）作为癌细胞行为调节剂的重要性已被公认，并导致了3D体外癌症模型的发展。癌症的3D实验室体外模型旨在概括肿瘤微环境的生化和生物物理特征，并旨在以生理相关的方式使研究癌症和新的治疗方式成为可能。本文作者研究了乳腺癌细胞在2D、3D和3D微流体条件下，并对比了不同培养条件下的乳腺癌细胞的凋亡、增殖和缺氧相关基因的细胞活力和表达水平。

在该实验过程中，癌细胞被制备成一个密集的3D团块，创造了一个在Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片流体流动条件下的肿瘤类器官，将肿瘤类器官暴露于流体和压力的生理条件下，会导致其生长、形态和对化疗挑战的敏感性的变化。该模型系统为组织密度和流体流动的作用提供了关键证据，并为使用3D模型作为癌症药物测试平台的研究人员提供参考。

4）Geddes, L., Themistou, E., Burrows, J. F., Buchanan, F. J., & Carson, L. (2021). Evaluation of the In Vitro Cytotoxicity and Modulation of the Inflammatory Response by the Bioresorbable Polymers Poly(D,L-lactide-co

glycolide) and Poly(L-lactide-co-glycolide). Acta Biomaterialia, 134, 261-275.

医疗设备必须进行一系列的测试，以确保其在临床使用中是安全的，这些测试由国际标准化组织（ISO）规定。每个医疗设备都需要进行细胞毒性分析，这通常是体外生物相容性测试的第一步。这些测试提供了一种高效的方法来确定一种物质或一种物质对活细胞的细胞毒性，然而，它们的使用有限，因为它们不能用于确定细胞死亡的原因。在生物材料开发的早期阶段测试体外免疫反应目前还没有纳入标准程序。深入了解体外细胞对生物材料的反应将有助于早期检测和预测潜在的不良反应。

为了复制体内环境和增加生理相关性，本文作者采用了Kirkstall Quasi Vivo®“芯片上的器官”流动培养系统，用于测试聚合物样品。

（四）产品用户概况

全球使用Kirkstall Quasi Vivo®器官芯片微生理系统的学术及研究机构已超过100+个，遍布美国、英国、法国、瑞典、奥地利、意大利、荷兰、瑞士、日本等。目前器官芯片微生理系统已成功用于以下类器官模型的构建：

（五）品牌制造商简介

Kirkstall Ltd. 成立于2006 年，是 Braveheart Investment Group plc 的子公司，总部位于英国约克。Kirkstall开发了一种创新的微生理系统的器官芯片模型Quasi Vivo®。作为器官芯片技术的领导者，Kirkstall已经建立了牛津大学生物医学工程研究所等著名的大学实验室的庞大用户群，产品在全球范围内享有盛誉。

北京基尔比生物科技有限公司是Kirkstall ltd.授权在中国的唯一和独家总代理商，全面负责Kirkstall公司旗下所有产品在中国的销售，市场推广和技术支持等事宜。