微重力模擬旋轉(zhuǎn)壁式容器（Rotating Wall Vessel，RWV）在類(lèi)器官培養(yǎng)中具有顯著優(yōu)勢(shì)，通過(guò)模擬微重力環(huán)境，為類(lèi)器官的生長(zhǎng)和分化提供了獨(dú)特的條件。以下是對(duì)其原理、應(yīng)用、優(yōu)勢(shì)及局限性的詳細(xì)分析：

一、原理

RWV最初由NASA開(kāi)發(fā)，其工作原理基于clinostat，通過(guò)旋轉(zhuǎn)圓形或圓柱形容器創(chuàng)建低剪切混合和模擬微重力環(huán)境。容器沿水平軸緩慢旋轉(zhuǎn)（通常0.5~30 rpm），結(jié)合垂直軸微調(diào)，使液體在容器內(nèi)進(jìn)行“固體體”旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生溫和的低剪切混合和連續(xù)翻滾運(yùn)動(dòng)。這種環(huán)境能夠消除重力驅(qū)動(dòng)的沉降和細(xì)胞-基質(zhì)接觸抑制，使細(xì)胞在低剪切力環(huán)境中自然聚集，形成三維球狀結(jié)構(gòu)（Spheroids），更貼近體內(nèi)組織生理狀態(tài)。

二、應(yīng)用

1.促進(jìn)類(lèi)器官分化：RWV可將類(lèi)器官分化為特定組織類(lèi)型。例如，Wilkinson等使用4 mL HARV型RWV生成肺組織類(lèi)器官，適用于高通量篩選；DiStefano等將部分新生類(lèi)器官轉(zhuǎn)移到RWV中培養(yǎng)，與靜態(tài)培養(yǎng)相比，RWV中的視網(wǎng)膜類(lèi)器官生長(zhǎng)更快、成熟更早，RNA-seq轉(zhuǎn)錄組分析表明，RWV中類(lèi)器官的基因表達(dá)模式與體內(nèi)視網(wǎng)膜更早時(shí)間點(diǎn)的模式匹配。

2.擴(kuò)增多能干細(xì)胞：RWV可在懸浮培養(yǎng)中擴(kuò)增大量干細(xì)胞并維持其多能性，無(wú)需昂貴的基質(zhì)蛋白。例如，Rogers等使用廉價(jià)的明膠基微載體在55 mL商業(yè)RWV系統(tǒng)中培養(yǎng)人類(lèi)間充質(zhì)干細(xì)胞，細(xì)胞在8天內(nèi)擴(kuò)增了16倍，并保持了分化能力和免疫調(diào)節(jié)潛力。

3.形成球體：通過(guò)在RWV中高密度培養(yǎng)細(xì)胞使其自聚集形成球體。Botta等的研究中對(duì)球體形成進(jìn)行了實(shí)時(shí)成像，顯示聚集物體的大小隨時(shí)間增加。

4.增強(qiáng)細(xì)胞培養(yǎng)：在低剪切環(huán)境中顯著增強(qiáng)混合，可提高細(xì)胞性能，如在人類(lèi)細(xì)胞系中重組蛋白產(chǎn)量增加。

三、優(yōu)勢(shì)

1.模擬生理?xiàng)l件：RWV能夠模擬微重力環(huán)境，為類(lèi)器官的生長(zhǎng)和分化提供更接近體內(nèi)的條件。

2.提高培養(yǎng)質(zhì)量：在低剪切力環(huán)境下，細(xì)胞能夠自然聚集形成三維結(jié)構(gòu)，有助于類(lèi)器官的均勻發(fā)育和定向分化。

3.促進(jìn)細(xì)胞-細(xì)胞、細(xì)胞-基質(zhì)相互作用：RWV培養(yǎng)環(huán)境有助于構(gòu)建更復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，如類(lèi)器官或腫瘤球體。

四、局限性

1.操作要求高：使用RWV需要較高的操作技能，細(xì)胞接種和換液過(guò)程中要特別注意避免引入氣泡，因?yàn)闅馀輹?huì)產(chǎn)生局部高剪切力，影響類(lèi)器官的生長(zhǎng)。

2.旋轉(zhuǎn)速度難以確定：確定合適的旋轉(zhuǎn)速度頗具挑戰(zhàn)，對(duì)于大小和密度不同的類(lèi)器官，很難找到一個(gè)統(tǒng)一的最佳轉(zhuǎn)速。

3.模擬微重力環(huán)境的局限性：模擬微重力環(huán)境可能對(duì)某些細(xì)胞和組織類(lèi)型產(chǎn)生不利影響，并非所有類(lèi)器官都適合在RWV中培養(yǎng)。