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自動化高通量多器官芯片工作站—HUMIMIC® AutoLab
自動化高通量多器官芯片工作站—HUMIMIC® AutoLab
近年來，微生理系統(tǒng)（如類器官、器官芯片）廣泛應(yīng)用于疾病研究、藥物開發(fā)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，成為各國競相研究的核心關(guān)鍵技術(shù)。
德國TissUse GmbH公司致力于建設(shè)"多器官芯片"技術(shù)平臺，是技術(shù)的多器官串聯(lián)培養(yǎng)方案的供應(yīng)商。TissUse GmbH公司創(chuàng)始人，Prof. Dr. med. Uwe Marx教授是德國柏林工業(yè)大學(xué)醫(yī)學(xué)生物技術(shù)系的榮譽教授，在人體微生理研究領(lǐng)域開創(chuàng)性地提出了多器官芯片系統(tǒng)方案的理論，專注于人體芯片的技術(shù)開發(fā)，并將該技術(shù)轉(zhuǎn)化為制藥和化妝品行業(yè)的決策工具。他提出了人體芯片的概念，即在芯片上生成微縮的、無意識、無感官的人體等效物，即“芯片上的人體human-on-a-chip"，并創(chuàng)造性的提出了“類有機(jī)體Organismoid"的理論。
一直以來，實驗動物都是生命科學(xué)研究和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要模型，但受限于動物的種屬差異與倫理問題，研究人員們將目光投向了更多的新興體外建模技術(shù)。在過去十年中，器官芯片、類器官等生物新技術(shù)蓬勃發(fā)展，并深刻影響了了時代發(fā)展的方向。
2022年，美國國會全票通過了FDA Modernization Act 2.0（即《美國FDA現(xiàn)代化法案2.0》，簡稱FDA現(xiàn)代化法案2.0），取消了自1938年以來始終保持的FDA批準(zhǔn)新藥進(jìn)入人體臨床試驗前必須經(jīng)過動物實驗的強(qiáng)制要求，并正式提出體外生理模型也可以運用在臨床前試驗中。這一舉動無疑證實了新興生物技術(shù)替代動物模型的可能性，同時也為多器官芯片等創(chuàng)新的無動物技術(shù)的快速發(fā)展鋪平了道路。
多器官芯片（Multi-Organ-on-Chip，MOC）技術(shù)在藥物篩選、疾病建模、安全評價、個性化醫(yī)療等研究領(lǐng)域中的靈活性、預(yù)測性與準(zhǔn)確性已被廣泛研究與證明。MOC獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)的接受與認(rèn)可，以及行業(yè)采用前，將面臨開發(fā)并驗證安全性與有效性測試的標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測方法的必經(jīng)之路。我們相信自動化將是MOC實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵，并將為您提供相關(guān)思路。德國TissUse公司推出的自動化高通量MOC工作站——HUMIMIC® AutoLab！
HUMIMIC AutoLab是一個小型生物研究實驗室，可以自動化平行培養(yǎng)與實時觀察多達(dá)24個多器官芯片，與HUMIMIC Chip2、Chip3、Chip4兼容。 HUMIMIC AutoLab可為您提供：
提高了設(shè)備通量與分析復(fù)雜性，同時大大減少人工操作；
更接近生理微環(huán)境的培養(yǎng)條件，標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械系統(tǒng)減少實驗操作產(chǎn)生的誤差，提高實驗可重復(fù)性
高質(zhì)量數(shù)據(jù)的收集、分析，以及基于人工智能的后續(xù)實驗優(yōu)化
01 實驗設(shè)計
TissUse專為HUMIMIC AutoLab開發(fā)了一款實驗設(shè)計的軟件 ——HUMIMIC LabOS，能幫助您設(shè)計個性化實驗操作流程。無論是簡單還是復(fù)雜，HUMIMIC LabOS都能為您安排液體處理過程，如培養(yǎng)基更換與給藥，以及自動顯微成像。該軟件中，用戶友好的設(shè)置界面將逐步指導(dǎo)您完成實驗設(shè)計過程
02 執(zhí)行操作
HUMIMICAutoLab的設(shè)計——結(jié)合了芯片和液體處理平臺、顯微鏡和4°C存儲區(qū)域——使芯片能夠自動運行長達(dá)數(shù)周！整個實驗在精確操控、一致操作和生理條件下進(jìn)行：
~ 無菌II級生物安全柜
~ 溫度調(diào)節(jié)：芯片的單獨培養(yǎng)（溫度范圍36~40°C）
~ 孔板、耗材與試劑的預(yù)熱
~ 穩(wěn)定持續(xù)的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境
~ 采用無管式微流泵以驅(qū)動芯片內(nèi)培養(yǎng)基循環(huán)
03 評估與記錄
在實驗進(jìn)行過程中，您即可獲得大量由系統(tǒng)采集、記錄的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析與評估。當(dāng)進(jìn)行終點分析時，可以像往常一樣從芯片中取出細(xì)胞、組織及類器官模型進(jìn)行下游檢測。
HUMIMIC AutoLab可以通過自動記錄芯片與孔板數(shù)據(jù)為您提供支持。此外，系統(tǒng)的自動記錄功能將為您節(jié)省大量時間，所有的圖像與原始數(shù)據(jù)都將直接保存在HUMIMIC LabOS中并進(jìn)行整理分類。
04 預(yù)測與優(yōu)化
我們堅信——多器官芯片技術(shù)的未來將是數(shù)字化的。通過每次實驗分析，您將獲得越來越多的數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有的理論模型和人工智能方法，我們最終將能夠在執(zhí)行之前模擬和預(yù)測實驗終點。
與我們合作，成為多器官芯片前沿技術(shù)的推動者！
技術(shù)平臺
德國TissUse的HUMIMIC®類器官串聯(lián)芯片培養(yǎng)系統(tǒng)包括控制單元和芯片，控制單元能夠模擬人體內(nèi)生理環(huán)境，包括溫度、壓力、真空度、微流道循環(huán)頻率、時間等參數(shù)，芯片有不同的微流道設(shè)計，針對不同的器官可以單獨設(shè)置提供相應(yīng)的培養(yǎng)條件，提供精準(zhǔn)的培養(yǎng)和分化環(huán)境。可提供不同類器官的串聯(lián)共培養(yǎng)方案，避免單一類器官無法模擬人體復(fù)雜生理學(xué)條件下器官相互通訊交流的不足。通過類器官模擬人類器官組織的生理發(fā)育過程，應(yīng)用于疾病模型、腫瘤發(fā)生、以及藥物安全性、有效性、毒性、ADME等方面的評估，旨在減少和取代實驗室動物測試，簡化人體臨床試驗。
德國TissUse的HUMIMIC®類器官串聯(lián)芯片培養(yǎng)系統(tǒng)是通過控制單元來控制微流體環(huán)境中的復(fù)雜條件，包括物理因素，如溫度（如37°C）、pH值、氧氣和濕度的供應(yīng)和控制；包括仿生機(jī)械學(xué)因素，例如：血液或尿液的流動，空氣在肺中的循環(huán)，膽汁或胰液的流動，血液和淋巴管的剪切應(yīng)力，骨骼和軟骨的壓力，皮膚的壓力、肺或胃的外壁，腸的蠕動運動，肌肉收縮等等；包括括神經(jīng)元和心臟組織的電信號。通過電生理配件實現(xiàn)了在體內(nèi)模擬組織特異性機(jī)電-生化信號的必要功能，能夠為肺、骨和軟骨提供擴(kuò)張和壓縮力，以及用于肌肉，心臟，腦的電刺激和電信號監(jiān)測。
德國TissUse的HUMIMIC®類器官串聯(lián)芯片培養(yǎng)系統(tǒng)通過一個自動化設(shè)備來控制不同的芯片形式。比如HUMIMIC®Chip2芯片，能夠在每個芯片的兩個微流道連接的培養(yǎng)室中培養(yǎng)兩個不同或者相同的器官。芯片上的微泵在每個微流道中產(chǎn)生生理脈動液體循環(huán)流動。培養(yǎng)室可以靈活地裝載任何類型的器官，包括基于transwell的培養(yǎng)小室。芯片的底部是光學(xué)透明的玻璃，可以實現(xiàn)實時成像。
德國TissUse專有的商用MOC技術(shù)支持的器官培養(yǎng)物的數(shù)量范圍從單個器官培養(yǎng)到支持復(fù)雜器官相互作用研究的器官數(shù)量，包括單器官、二器官、三器官和四器官培養(yǎng)的商業(yè)化的平臺。成功的案例包括：肝臟、腸、皮膚、血管系統(tǒng)、神經(jīng)組織、心臟組織、軟骨、胰腺、腎臟、毛囊、肺組織、脂肪組織、腫瘤模型和骨髓以及各自的多器官串聯(lián)組合方案。
德國TissUse公司專注于類器官培養(yǎng)系統(tǒng)研究22年，推出的HUMIMIC類器官串聯(lián)芯片培養(yǎng)系統(tǒng)，得到FDA的推薦，可提供不同類器官的串聯(lián)培養(yǎng)解決方案，避免單一類器官培養(yǎng)無法模擬人體器官相互通訊關(guān)聯(lián)的缺陷，同時也提供相關(guān)的技術(shù)方案和后續(xù)方法試劑支持，屬于國際上少有的“Multi-Organ-Chip" 和“Human-on-a-chip"的方案提供者。相關(guān)方案已被廣泛應(yīng)用于藥物開發(fā)、化妝品、食品與營養(yǎng)和消費產(chǎn)品等多個領(lǐng)域。
應(yīng)用場景
骨髓-毒性評估，單一藥物和多種藥物組合的腫瘤治療方案；
肝臟-藥物代謝及毒性評價；
不同供體的皮膚和免疫細(xì)胞共培養(yǎng)-預(yù)防同種異體移植組織排斥反應(yīng)的療法評估；
小腸和肝臟-藥物吸收代謝和毒性的評價；
肝臟和胰腺-2型糖尿病治療新靶點鑒定；
皮膚和腫瘤-抗腫瘤抗體安全有效性評估、治療窗口評估；
胰島、胰腺腫瘤和內(nèi)皮化血管-溶瘤病毒的安全性和有效性測試；
血管化骨髓和淋巴結(jié)-基因組編輯造血干細(xì)胞的致瘤性和增殖能力的評估；
血管化肝腎移植-評估調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞預(yù)防腎移植排斥反應(yīng)的潛力；
心臟、肝臟和胰臟-評估心臟代謝療法的作用方式；
腸、肝、腎、腦和血腦屏障（BBB）-藥物ADME分析、藥代動力學(xué)、器官特異性毒性和血腦屏障遷移能力；
淋巴組織培養(yǎng)-維持免疫功能正常的淋巴組織；
甲狀腺和肝臟共培養(yǎng)-內(nèi)分泌干擾物鑒定模型；
……
