为了检查人类中性粒细胞与内皮细胞的相互作用，开发了一种新的器官芯片试验。这种微流控实验在3D生理相关的体外系统中，通过在芯片上复制血管网络，可以评估整个中性粒细胞的整个粘附级联过程，包括循环、滚动、粘附和迁移。

1、用器官芯片研究中性粒细胞粘附和迁移
如图1所示，器官芯片由一个3D血管室组成，其中播种了内皮细胞，可以填充化学引诱剂(例如fMLP)；这两个隔室由3µm的多孔结构连接，这是中性粒细胞迁移的最佳尺寸。根据方案，在器官芯片中培养人肺微血管内皮细胞（HLMVEC）。在注射中性粒细胞之前，用缓冲液或细胞混合液（TNF-a (10 ng/mL) + IL-1β(5 ng/mL)+ IFN-γ(50 ng/mL）对器官芯片进行4小时处理，以模拟炎症情况。在细胞实验中，将fMLP (1 mM)作为化学引诱剂加入组织室。
中性粒细胞使用CFDA SE探针进行荧光标记，并用缓冲液或细胞液处理15分钟后以1ml /min的流速注射到血管通道中。如果中性粒细胞在30秒内不移动，则认为它们是粘附的。在60分钟内测定不同剪切速率和血管分叉处的中性粒细胞粘附，并通过扫描整个网络获得中性粒细胞粘附图。测定了在不同剪切速率下粘附的中性粒细胞的数量，并绘制了剪切速率与粘附的中性粒细胞数量的关系。中性粒细胞向组织腔室的迁移是通过量化中性粒细胞迁移的数量来确定的。通过扫描组织隔室，每隔5分钟延时成像60分钟。
  (A)图中显示了血管通道网络和插入油管的进出口。
(B)亮场图像显示了器官芯片的血管通道和组织隔室。维管通道和组织腔室通过3µm的孔连接。
(C) HLMVEC生长融合，覆盖血管通道。
(D)血管网络中流动条件的空间变化和分叉处显示了器官芯片网络中不同血管的剪切速率。蓝色表示低剪切速率，红色表示高剪切速率。剪切流和血管几何形状对中性粒细胞粘附和迁移的影响可以在该系统中确定。

2、功能性中性粒细胞表型与不同的蛋白质组学特征相关
为了确定表型中中性粒细胞功能的显著差异是否与蛋白质表达的改变有关。在没有外源刺激的情况下，对新分离的中性粒细胞进行蛋白质组学分析，中性粒细胞蛋白质组学分析分离的中性粒细胞悬浮在HBSS (2×10⁶个细胞/ml)中，离心，细胞颗粒在-70°C保存，然后进行无标记的整体蛋白质组学分析。
利用蛋白质组学来表征这些中性粒细胞功能表型，并确定与功能性中性粒细胞表型相关的不同蛋白质组学特征。采用器官芯片和蛋白质组学的协同组合来鉴定功能性中性粒细胞表型，这些表型是与疾病严重程度相关的重要临床参数。

3、展望
用器官芯片集成了整个白细胞粘附级联的微流控分析，能够评估中性粒细胞功能表型在中性粒细胞-内皮细胞相互作用和中性粒细胞运输中的作用，以确定在生理相关的离体系统中，异质中性粒细胞亚群如何差异地影响血管屏障破坏和中性粒细胞迁移。
 
参考文献：
Qingliang Yang,Jordan C. Langston,Roman Prosniak, et al. Distinct functional neutrophil phenotypes in sepsis patients correlate with disease severity. Frontiers in Immunology. 2024;15 (0):0-0. doi:10.3389/fimmu.2024.1341752
 

Quasi Vivo®器官芯片微生理系统
1、设备功能用途
 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。  
2、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。


3、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。