基于CERO 3D生物反应器的人诱导多能干细胞来源肾脏类器官培养方案
2026-08-07 来源:本站 点击次数:110
导语
3D类器官模型是肾脏发育、肾病机制、药物毒理研究的核心工具，但传统制备方式依赖基质胶、流程繁琐、批次重复性差，始终制约实验室标准化产出。
今天给大家带来一套依托CERO 3D 细胞培养箱 / 生物反应器的完整标准化实验方案：以人诱导多能干细胞（hiPSC）为原料，无需基质胶，依靠细胞自聚集技术稳定生成肾脏类器官，操作简单、可批量复刻，彻底打破传统 3D 培养瓶颈。
一、CERO 3D 核心优势：重新定义三维细胞培养
市面上常规 3D 培养普遍依赖基质胶包被，成本高、操作复杂、批次差异大，而 CERO 3D 系统带来颠覆性改变：
1. 无基质胶自聚集技术：细胞依靠自身活性完成聚集体形成，省去基质胶铺板步骤，降低实验成本与人为误差；
2. 一体化自动化程序：设备内置接种、扩增、分化专属程序，旋转 + 振荡交替调控，全程标准化，无需人工频繁干预；
3. 流程高度可复刻：固定转速、时长、换液节奏，不同操作人员、不同批次细胞均可获得稳定肾脏类器官；
4. 一机多用：培养完成后的细胞聚集体（EB）可定向分化肾脏、多种组织细胞，拓展多方向研究场景。
二、实验全套耗材清单（hiPSC 来源肾脏类器官）
提前备齐以下试剂与耗材，完整支撑 22 天全程诱导分化：
培养基与核心试剂
1. iPSC 扩增培养基（mTeSR1），搭配 10 μM ROCK 抑制剂 Y-27632（文中简写 Y27）
2. 无添加 DMEM 基础培养基
3. Accutase 温和细胞解离液
4. 无钙镁 PBS 缓冲液
5. RPMI Advanced 分化基础培养基
6. 分化关键细胞因子 / 小分子：CHIR、Activin A、FGF9
仪器耗材
1. CERO 3D 3D 细胞培养生物反应器
2. CASYVIVO 细胞计数器（配套 iPSC 计数模板）
3. 15 mL Falcon 锥形离心管
三、分阶段完整实验操作流程（总周期 22 天）
阶段 1：hiPSC 制备与扩增（第 1–5 天）
1. 细胞解离制备单细胞悬液
1. 无添加 DMEM 室温清洗 6 孔板内 iPSC；
2. 每孔加入 1 mL Accutase，37℃孵育 7 min；
3. 加 2 mL 无添加 DMEM 轻柔吹打，制成单细胞悬液；
4. 悬液转入 15 mL 离心管，300×g 室温离心 4 min；
5. 2 mL 含 Y27 的 iPSC 扩增培养基重悬细胞沉淀。
2. CERO 3D 设备接种程序设置
3D类器官模型是肾脏发育、肾病机制、药物毒理研究的核心工具，但传统制备方式依赖基质胶、流程繁琐、批次重复性差，始终制约实验室标准化产出。
今天给大家带来一套依托CERO 3D 细胞培养箱 / 生物反应器的完整标准化实验方案：以人诱导多能干细胞（hiPSC）为原料，无需基质胶，依靠细胞自聚集技术稳定生成肾脏类器官，操作简单、可批量复刻，彻底打破传统 3D 培养瓶颈。
一、CERO 3D 核心优势：重新定义三维细胞培养
市面上常规 3D 培养普遍依赖基质胶包被，成本高、操作复杂、批次差异大，而 CERO 3D 系统带来颠覆性改变：
1. 无基质胶自聚集技术：细胞依靠自身活性完成聚集体形成，省去基质胶铺板步骤，降低实验成本与人为误差；
2. 一体化自动化程序：设备内置接种、扩增、分化专属程序，旋转 + 振荡交替调控，全程标准化，无需人工频繁干预；
3. 流程高度可复刻：固定转速、时长、换液节奏，不同操作人员、不同批次细胞均可获得稳定肾脏类器官；
4. 一机多用：培养完成后的细胞聚集体（EB）可定向分化肾脏、多种组织细胞，拓展多方向研究场景。
二、实验全套耗材清单（hiPSC 来源肾脏类器官）
提前备齐以下试剂与耗材，完整支撑 22 天全程诱导分化：
培养基与核心试剂
1. iPSC 扩增培养基（mTeSR1），搭配 10 μM ROCK 抑制剂 Y-27632（文中简写 Y27）
2. 无添加 DMEM 基础培养基
3. Accutase 温和细胞解离液
4. 无钙镁 PBS 缓冲液
5. RPMI Advanced 分化基础培养基
6. 分化关键细胞因子 / 小分子：CHIR、Activin A、FGF9
仪器耗材
1. CERO 3D 3D 细胞培养生物反应器
2. CASYVIVO 细胞计数器（配套 iPSC 计数模板）
3. 15 mL Falcon 锥形离心管
三、分阶段完整实验操作流程（总周期 22 天）
阶段 1：hiPSC 制备与扩增（第 1–5 天）
1. 细胞解离制备单细胞悬液
1. 无添加 DMEM 室温清洗 6 孔板内 iPSC；
2. 每孔加入 1 mL Accutase，37℃孵育 7 min；
3. 加 2 mL 无添加 DMEM 轻柔吹打，制成单细胞悬液；
4. 悬液转入 15 mL 离心管，300×g 室温离心 4 min；
5. 2 mL 含 Y27 的 iPSC 扩增培养基重悬细胞沉淀。
2. CERO 3D 设备接种程序设置
细胞计数调整浓度至80,000 个 /mL（10 mL 体系总量 8×10⁵细胞），装入设备启动 12 h 接种程序。
关键质控点：接种 12 h 后取 50 μL 镜检，观察初始细胞聚集体形成情况；无法形成聚集体代表干细胞质量严重不达标。
3. 干细胞扩增培养（第 2–5 天）
12 h 接种程序结束后，设备自动切换至持续培养程序：80 rpm 旋转，单次旋转 1 sec、暂停 2 sec，无限时长运行；换液规则：每日添加 5 mL iPSC 扩增培养基，持续培养至第 5 天。
阶段 2：肾脏定向分化（第 6–21 天）
第 5 天扩增完成，启动肾脏谱系诱导分化，分多梯度更换诱导培养基，每日精准换液：
1. 第 6–9 天（早期诱导）：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 8 µM CHIR
2. 第 10–12 天（中胚层诱导）：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL Activin A，每日换液
3. 第 13–14 天（肾前体细胞诱导）：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL FGF9，每日换液
4. 第 15 天：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL FGF9 + 3 µM CHIR
5. 第 16、19–20 天：不更换培养基，静置培养
6. 第 17 天：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL FGF9
7. 第 21 天（分化收尾）：RPMI Advanced，去除 ROCK 抑制剂 Y27
分化换液标准操作
1. 暂停设备旋转，细胞聚集体自然沉降 5–10 min；
2. 缓慢吸走上清，避免扰动底部细胞团；
3. 15 mL 无钙镁 PBS 轻柔清洗 1 次，再加入对应分化培养基。
阶段 3：第 22 天 肾脏类器官收获与后续处理
1. 停止设备运转，静置 10 min 使类器官完全沉降；
2. 弃上清，15 mL PBS 清洗沉淀；
3. 加入 10 mL Accutase 解离，吹打制备单细胞悬液；
4. 300×g 离心 4 min 收集细胞；
含 Y27 的 RPMI Advanced 重悬沉淀，可直接开展免疫荧光鉴定、细胞计数、细胞冻存、药物筛选等下游实验。
关键质控点：接种 12 h 后取 50 μL 镜检，观察初始细胞聚集体形成情况；无法形成聚集体代表干细胞质量严重不达标。
3. 干细胞扩增培养（第 2–5 天）
12 h 接种程序结束后，设备自动切换至持续培养程序：80 rpm 旋转，单次旋转 1 sec、暂停 2 sec，无限时长运行；换液规则：每日添加 5 mL iPSC 扩增培养基，持续培养至第 5 天。
阶段 2：肾脏定向分化（第 6–21 天）
第 5 天扩增完成，启动肾脏谱系诱导分化，分多梯度更换诱导培养基，每日精准换液：
1. 第 6–9 天（早期诱导）：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 8 µM CHIR
2. 第 10–12 天（中胚层诱导）：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL Activin A，每日换液
3. 第 13–14 天（肾前体细胞诱导）：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL FGF9，每日换液
4. 第 15 天：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL FGF9 + 3 µM CHIR
5. 第 16、19–20 天：不更换培养基，静置培养
6. 第 17 天：RPMI Advanced + 10 μM Y27 + 10 ng/mL FGF9
7. 第 21 天（分化收尾）：RPMI Advanced，去除 ROCK 抑制剂 Y27
分化换液标准操作
1. 暂停设备旋转，细胞聚集体自然沉降 5–10 min；
2. 缓慢吸走上清，避免扰动底部细胞团；
3. 15 mL 无钙镁 PBS 轻柔清洗 1 次，再加入对应分化培养基。
阶段 3：第 22 天 肾脏类器官收获与后续处理
1. 停止设备运转，静置 10 min 使类器官完全沉降；
2. 弃上清，15 mL PBS 清洗沉淀；
3. 加入 10 mL Accutase 解离，吹打制备单细胞悬液；
4. 300×g 离心 4 min 收集细胞；
含 Y27 的 RPMI Advanced 重悬沉淀，可直接开展免疫荧光鉴定、细胞计数、细胞冻存、药物筛选等下游实验。
上图荧光图注：WT1（紫色，肾脏足细胞标记）、LTL（绿色，肾小管标记），直观验证成功分化成熟肾脏类器官。
四、实验关键注意事项，避坑指南
1. 培养基变色预警：培养体系极少出现培养基变色，若明显变黄，大概率是细胞计数偏差、未规范使用 CASYVIVO 计数仪，必要时用细胞筛过滤后更换新鲜培养基；
2. 自聚集失败 = 细胞报废：全程无法形成细胞团块，直接判定 iPSC 干细胞活性、纯度不达标，需更换细胞株重新实验；
3. 多功能应用拓展：本方案生成的细胞聚集体（EB）不止用于肾脏分化，调整细胞因子配方，可定向诱导多种人体组织类器官；
4. 标准化优势：整套程序全部固化在 CERO 3D 设备中，新手也能稳定重复，适合高通量药物肾毒性筛选、肾脏发育基础研究、基因编辑模型构建。
五、结语
传统肾脏类器官培养受基质胶、人工操作限制，很难实现稳定、规模化产出。CERO 3D 培养箱和生物反应器凭借无基质胶细胞自聚集核心技术，搭配完整 22 天标准化诱导流程，从 iPSC 扩增到成熟肾脏类器官收获实现自动化可控培养，大幅降低实验难度、提升数据重复性，为类器官实验室提供全新高效解决方案。
上海迹亚国际商贸有限公司作为CERO 产品国内正规代理商，可为国内科研院所、药企、高校实验室提供原装正品设备、全套配套试剂耗材，同时配备专业技术团队，提供售前方案设计、装机调试、实验技术指导、售后维修保养一站式完善服务，全程助力 3D 类器官培养技术落地。
四、实验关键注意事项，避坑指南
1. 培养基变色预警：培养体系极少出现培养基变色，若明显变黄，大概率是细胞计数偏差、未规范使用 CASYVIVO 计数仪，必要时用细胞筛过滤后更换新鲜培养基；
2. 自聚集失败 = 细胞报废：全程无法形成细胞团块，直接判定 iPSC 干细胞活性、纯度不达标，需更换细胞株重新实验；
3. 多功能应用拓展：本方案生成的细胞聚集体（EB）不止用于肾脏分化，调整细胞因子配方，可定向诱导多种人体组织类器官；
4. 标准化优势：整套程序全部固化在 CERO 3D 设备中，新手也能稳定重复，适合高通量药物肾毒性筛选、肾脏发育基础研究、基因编辑模型构建。
五、结语
传统肾脏类器官培养受基质胶、人工操作限制，很难实现稳定、规模化产出。CERO 3D 培养箱和生物反应器凭借无基质胶细胞自聚集核心技术，搭配完整 22 天标准化诱导流程，从 iPSC 扩增到成熟肾脏类器官收获实现自动化可控培养，大幅降低实验难度、提升数据重复性，为类器官实验室提供全新高效解决方案。
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