类器官作为三维细胞培养模型，能再现器官的结构与功能，被广泛用于药物筛选、疾病建模。然而，它们普遍缺乏复杂血管网络，导致氧气与营养供应不足、代谢物积累，限制了类器官的尺寸和长期培养。

这项研究由复旦大学生命科学学院国家遗传工程重点实验室、南昌大学第一附属医院、昆明医科大学类器官技术研究所、BMF Nano Material Technology和bioGenous Biotech等多方合作完成，通讯作者为赵冰教授。团队利用投影微立体光刻（PμSL）3D打印和微流控系统，成功构建了带微血管网络的类器官芯片，实现了肿瘤和正常组织类器官的厘米级培养，并首次展示了其在药物筛选、毒理测试及病毒基因递送中的应用。

这项工作延续了近年来“类器官-on-a-chip”研究的发展脉络，针对传统器官芯片在营养扩散、血管化结构打印分辨率等方面的限制，提出了一种可扩展且生理学相关性更高的新平台，为突破类器官规模化生产和临床应用瓶颈提供了新思路。

图形摘要

研究亮点

• 1. 突破尺寸瓶颈

• 构建了带有微血管网络的芯片，使类器官突破传统生长极限，维持长期培养。

• 在肺癌与子宫内膜癌模型中，类器官成功生长至厘米级，并在药物反应上更接近临床。

• 2. 肾脏类器官：毒理学研究新平台

• 应用该技术培养的厘米级肾类器官，在组织学和分子水平上接近人体肾脏组织。

• 在顺铂处理下，肾类器官展现出与临床肾毒性一致的表型，包括细胞死亡与小管扩张。

• 肾脏厘米级类器官能够模拟顺铂引起的肾毒性，提供新型药物毒理评价平台。

• 3. 病毒与基因递送

• 借助血管化通路，研究团队实现了腺相关病毒（AAV）的高效感染。

• 芯片内类器官比传统体系展现出更高的基因转染效率。

图1. 血管化类器官芯片的构建过程：通过微3D打印形成间距400 µm、内径80 µm、外径120 µm的中空血管结构，并在管壁开设约7 µm的微孔；透射电镜成像显示了中空管道及其孔洞；同时提供了芯片设计原理、装配流程及微流控装置实例，最终在平台中引入含100万细胞和30 µL基质胶的混合物进行培养

图5. 肾类器官在血管化芯片上的培养及其对顺铂肾毒性的模拟：亮场成像和统计结果表明类器官在25天内持续扩增并达到厘米级；HE染色及免疫荧光检测显示其组织学和分子特征与肾脏组织一致，表达典型标志物LRP2和E-cadherin；在顺铂处理下，厘米级肾类器官出现细胞死亡和功能受损，存活曲线及扩增折线清晰反映了其对药物毒性的真实反应

图6. 腺相关病毒（AAV）在厘米级类器官中的递送过程：通过微血管通路，AAV在类器官内部实现循环渗透并与细胞充分接触；感染48小时后，肺癌厘米级类器官中可见更强的GFP荧光信号，显示出更高的转染效率；定量分析与流式细胞术结果均证实，厘米级类器官相比传统类器官具有更高比例的GFP阳性细胞，表明该平台能显著提升病毒基因递送效率

意义与展望：

该研究通过高精度3D打印与微流控技术，首次实现了厘米级血管化类器官的长期培养，不仅在肿瘤模型中验证了药物敏感性和基因递送优势，更在肾脏类器官中展现出高度的组织学相似性与功能真实性，成功模拟了顺铂诱发的肾毒性反应。对于肾脏类器官研究而言，这一成果突破了传统类器官规模与存活期的限制，使其能够更好地应用于药物肾毒性检测、疾病建模和个性化治疗探索。未来，该平台有望推动肾类器官在药物研发、毒理学评价及再生医学领域的标准化和产业化进程，为临床应用提供更坚实的支撑。