类器官高通量筛选

    引言:体外模型的“革命性升级”

    传统细胞系虽然高通量,但缺乏体内微环境与三维结构,难以模拟真实的人体疾病状态。动物模型虽贴近生理,但成本高、周期长、伦理限制大。类器官(Organoids)的出现,打破了这一局限。它由干细胞或组织来源细胞自组织形成三维结构,具有原始器官的关键功能单元与空间结构。而当类器官与自动化筛选平台结合,高通量筛选技术进入一个“更真实、更精准”的新时代。

     

    一、什么是类器官高通量筛选?

    类器官高通量筛选(Organoid-based High-throughput Screening, oHTS)是指将类器官模型与自动化筛选系统结合,应用于药物筛选、毒性评估、靶点验证和个体化治疗方案制定。

    核心特点包括:

    • 生理相关性强:更好反映组织特异性、细胞异质性与药物响应

    • 自动化操作:适用于96/384孔板体系、图像识别与多通道读板仪

    • 应用于肿瘤、神经、消化系统、呼吸系统等多种疾病模型

    百泰派克生物科技构建了多类型类器官模型库,并具备药物处理、标记染色、多组学检测、筛选分析等完整平台,支持标准化与定制化服务。

     

    二、类器官HTS在药物发现中的应用价值

    1、早期药物活性筛选

    基于类器官的初筛平台能更真实模拟体内微环境,提升筛选命中率与临床转化可能。

     

    2、个体化用药与耐药机制研究

    从患者来源组织构建PDOs(Patient-derived Organoids),进行“药敏谱+基因组分析”联合解读,为临床个体制定更有效的精准治疗方案。

     

    3、靶点功能验证与联合用药探索

    通过CRISPR、RNAi等工具在类器官中进行基因编辑筛选,探索靶点作用机制和协同药效。

     

    三、类器官筛选的核心技术流程

    1、类器官构建

    (1)来源:干细胞、诱导多能干细胞(iPSC)、患者肿瘤组织

    (2)器官类型:肠道、肺、肝、脑、乳腺、前列腺、胰腺等

    (3)培养体系:基质胶包埋、3D培养、气液界面共培养等

     

    2、高通量处理

    (1)自动分液系统分配类器官至96/384孔板

    (2)多通道药物处理+动态观测(例如时间梯度/剂量反应)

    (3)多参数终点检测:形态、活性、毒性、荧光信号、代谢产物等

     

    3、数据分析与机制整合

    (1)图像识别与表型聚类

    (2)多组学(蛋白组、代谢组、转录组)数据整合

    (3)联合患者临床数据进行多维度分析

     

    百泰派克提供标准化类器官筛选工作流,并可接入自主开发的“多组学+药效”数据分析平台,输出可视化结果报告,助力成果快速转化。

     

    四、类器官 HTS 的优势与技术瓶颈

    1、优势:

    • 模拟真实组织结构,改善细胞模型“假阳性”与“假阴性”问题

    • 能反映个体差异,特别适合开展个体化用药研究

    • 可用于长期培养、重复暴露与联合治疗评估

     

    2、挑战:

    • 类器官制备与扩增周期较长,且批间差异大

    • 体积不均一、发育不同步,影响筛选标准化程度

    • 自动化操作、AI图像分析与数据解读仍需进一步整合

     

    五、类器官筛选与组学整合:机制研究新趋势

    类器官高通量筛选不仅可用于“找出哪个药有效”,更关键在于“揭示为什么有效”:

    1、类器官 + 蛋白质组

    • 解析药物干预后信号通路与蛋白调控变化

    • 应用于靶点验证、抗药机制发现

     

    2、类器官 + 代谢组

    • 揭示药物如何影响类器官能量代谢、脂质合成、氧化还原状态

    • 特别适用于肝脏、肠道、胰腺等代谢相关模型

    百泰派克生物科技通过优化微量样本处理流程,可对微量类器官样本进行高灵敏质谱组学分析,填补“小样本、大数据”的技术空白。

     

    类器官高通量筛选正成为链接临床样本、生物机制与新药发现的关键节点。从更真实的生理模拟,到更精准的机制解读,这项技术正在重塑药物研发的路径与效率。百泰派克生物科技整合类器官构建平台、高通量药效筛选系统与蛋白/代谢组学分析能力,为科研与产业客户提供从模型搭建、筛选执行到机制研究的全流程支持。欢迎联系我们,构建更接近“真实患者”的药物开发解决方案!

     

    百泰派克生物科技--生物制品表征,多组学生物质谱检测优质服务商

     

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