卵巢是女性维持激素平衡、产生生殖细胞的重要器官。目前至少15%的育龄夫妇存在不孕不育，已成为严重的社会问题，影响我国国民健康和国家发展。因此，亟需一种可用于药物毒性研究的体外卵巢模型。然而，人体卵泡尺寸和激素水平在排卵周期中不断变化，为体外构建卵巢模型提出了挑战。因此，开发一种具有复现卵巢功能的体外仿生模型，将极大助力药物毒性研究。

近日，清华大学机械工程系生物制造中心张婷、熊卓课题组（BRE团队）在权威期刊《生物活性材料》（Bioactive Materials）上发表题为“基于牺牲微球模板构建微腔卵巢模型用以卵巢药物毒性研究”（Creating a semi-opened micro-cavity ovary through sacrificial microspheres as an in vitro model for discovering the potential effect of ovarian toxic agents）的研究论文。该研究通过牺牲性微球为模板开发了一种半开放式培养方法（Semi-opened culture system, SOCS），并成功构建了一种能复现卵巢功能的微腔卵巢模型（Micro-cavity ovary,MCO）。

图1. 半开放式培养方法和微腔卵巢模型的工艺流程。

本研究构建的MCO模型具有自主排卵能力，支持未成熟卵泡发育为成熟卵泡，并具有受精能力，表明MCO模型与生理卵巢相似度较高。同时，使用过氧化物会导致MCO的卵丘细胞扩增异常，进而造成生殖功能的紊乱，表明MCO模型较为真实地模拟了卵巢在药物刺激下的动态反应，为卵巢药物毒性研究提供了新的方法。

图2. MCO模型重现生理卵巢功能并用于研究卵巢毒性药物的潜在影响。(a-b)体外重现卵泡发育和排卵的动态过程。（c-e）MCO自排卵的卵子生物学表征。（f-i）MCO模型用于研究卵巢毒性药物的潜在影响。

清华大学机械系生物制造中心张婷副研究员与熊卓副教授为共同通讯作者，机械系博士后叶旻为本文第一作者。清华大学自动化系古槿副教授、博士生单怡然共同参与了本研究工作。论文作者还包括机械系博士生鲁冰川、骆浩、李彬寒、机械系博士后张艳梅、机械系博士生王子萱、郭禹志和机械系欧阳礼亮助理教授。该研究得到国家重点研发计划的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2023.02.029.