一、定義和概念

• 類器官分選
  • 類器官是一種三維（3D）細胞培養(yǎng)物，它是由干細胞或者器官祖細胞在體外自組織形成的，具有和體內(nèi)器官相似的結(jié)構(gòu)和功能。類器官分選主要是指從復雜的培養(yǎng)體系中分離出目標類器官，這些培養(yǎng)體系可能包含未形成類器官的細胞團、單個細胞以及不同發(fā)育階段或不同類型的類器官。
  • 例如，在腸道類器官培養(yǎng)中，會有大小、成熟度不同的類器官，分選就是要把符合特定要求（如尺寸合適、形態(tài)完整、具有特定細胞類型標記等）的腸道類器官挑選出來用于后續(xù)研究，如藥物篩選或者發(fā)育機制研究。
• 單細胞分選
  • 單細胞分選是指從細胞群體（如組織樣本、細胞系培養(yǎng)物）中分離出單個細胞的技術(shù)。目的是對每個獨立的細胞進行單獨的分析或者培養(yǎng)，以了解細胞間的異質(zhì)性。
  • 比如，在腫瘤組織中，細胞存在多種狀態(tài)，包括腫瘤干細胞、增殖細胞、分化細胞等。單細胞分選可以將這些不同類型的細胞單個地分離開，進而研究每個細胞的基因表達、代謝狀態(tài)等特性。

• 類器官分選
  • 分選對象是相對較大的類器官結(jié)構(gòu)，其大小通常在幾十微米到幾百微米不等。這些類器官包含多種細胞類型，它們以組織樣的結(jié)構(gòu)組合在一起。
  • 例如，腦類器官可能包含神經(jīng)干細胞、神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細胞等多種細胞，它們相互作用形成類似大腦組織的分層和神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)。分選時是對這種復雜的、多細胞的微型器官整體進行操作。
• 單細胞分選
  • 分選對象是單個細胞，細胞大小一般在幾微米到幾十微米。主要關(guān)注的是獨立的細胞個體，不考慮細胞之間已形成的復雜組織結(jié)構(gòu)。
  • 例如，血細胞中的紅細胞直徑約為 7 - 8 微米，白細胞大小不一但一般在 7 - 20 微米左右，單細胞分選技術(shù)能夠精確地從血液樣本中分離出單個紅細胞或者白細胞。

• 類器官分選
  • 基于大小和形態(tài)的分選方法
    • 可以使用濾網(wǎng)過濾的方式。例如，根據(jù)類器官的大小選擇合適孔徑的濾網(wǎng)，將較小的細胞碎片和單個細胞過濾掉，留下大小符合要求的類器官。
    • 還有微流體技術(shù)，通過設(shè)計特殊的微通道，讓類器官在流體動力的作用下，根據(jù)大小和形狀在不同的通道分支中被分離。
  • 基于標記物的分選方法
    • 如果類器官表達特定的細胞表面標記蛋白，可以利用免疫磁珠分選。將針對目標標記蛋白的抗體偶聯(lián)到磁珠上，然后讓帶有磁珠的抗體與類器官結(jié)合。在磁場的作用下，標記了磁珠的類器官就可以被分離出來。
• 單細胞分選
  • 熒光激活細胞分選（FACS）
    • 這是一種廣泛使用的技術(shù)。細胞先被標記上熒光染料，這些染料可以結(jié)合到細胞表面的標記物或者細胞內(nèi)的成分上。當細胞逐個通過激光檢測區(qū)域時，根據(jù)熒光信號的強度和其他光學特性（如前向散射光和側(cè)向散射光，分別代表細胞的大小和內(nèi)部復雜性），儀器可以對細胞進行分類。帶有特定熒光標記的細胞會被充電并在電場的作用下偏轉(zhuǎn)到不同的收集管中。
  • 微流控單細胞分選技術(shù)
    • 基于微流控芯片，通過精確控制液體的流動來實現(xiàn)單細胞的捕獲和分離。例如，利用微閥或者微阱結(jié)構(gòu)，當細胞在微流控通道中流動時，單個細胞可以被捕獲到特定的位置，然后再通過改變流體壓力等方式將其釋放到收集區(qū)域。

• 類器官分選
  • 疾病建模和藥物篩選
    • 分選后的類器官可以用于建立疾病模型。例如，從患者誘導多能干細胞（iPSC）分化得到的類器官，經(jīng)過分選得到病變特征明顯的類器官，用于研究疾病發(fā)生機制。在藥物篩選方面，分選大小和發(fā)育階段一致的類器官可以提高藥物篩選的準確性和重復性。
  • 再生醫(yī)學研究
    • 用于篩選高質(zhì)量的類器官用于移植研究。例如，在肝臟類器官移植研究中，分選功能完整、免疫原性低的類器官是關(guān)鍵步驟，有助于提高移植后的成活率和功能恢復。
• 單細胞分選
  • 細胞異質(zhì)性研究
    • 在腫瘤研究中，通過單細胞分選后進行單細胞測序，可以揭示腫瘤細胞群體內(nèi)部不同細胞亞群的基因表達差異，幫助理解腫瘤的演化和耐藥機制。
  • 干細胞研究
    • 對于干細胞的分化研究，單細胞分選可以跟蹤單個干細胞的分化軌跡。例如，分選造血干細胞后，觀察其在不同培養(yǎng)條件下向各種血細胞的分化過程，包括基因表達的動態(tài)變化和細胞功能的獲得。
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