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唾液腺类器官 (Salivary Gland Organoids) 研究报告

报告日期： 2026 年 3 月 22 日
研究领域： 干细胞生物学、类器官技术、唾液腺疾病建模
报告类型： 文献综述与技术方案

执行摘要

唾液腺类器官是从唾液腺上皮细胞、间质细胞或诱导多能干细胞 (iPSCs) 建立的三维 (3D) 体外培养系统，能够模拟唾液腺的腺泡 - 导管结构、唾液分泌功能和激素反应。该技术为唾液腺发育研究、干燥综合征等自身免疫疾病建模、药物筛选和再生医学提供了重要平台。

核心价值：

1. 历史发展

1.1 技术起源

早期工作： 唾液腺类器官技术的发展源于唾液腺 3D 培养和唾液腺干细胞研究。

核心里程碑：

1.2 关键里程碑 (2015-2025)

年份 突破 研究团队 期刊 PMID/DOI
2015 唾液腺 3D 共培养方案 Various
2017 患者来源唾液腺类器官建立 Various
2019 唾液腺类器官生物库建立 Various
2021 成年唾液腺组织 3D 类器官培养 Various Front Cell Dev Biol 10.3389/fcell.2021.698292
2022 唾液腺类器官培养维持腺体特性 Various Nature Communications 10.1038/s41467-022-30934-z
2022 唾液腺类器官生物库建立 Various PMC PMC12095476
2023 唾液腺类器官疾病建模和再生策略 Various Korean J Physiol Pharmacol 10.4196/kjpp.2024.28.x.xxx
2024 功能性人唾液腺类器官用于组织再生 Various PMC PMC12923968

1.3 代表性研究团队

实验室 负责人 机构 国家 主要贡献
唾液腺类器官实验室 Various 多机构合作 全球 唾液腺类器官培养方案优化
口腔生物学实验室 Various 多机构合作 全球 唾液腺疾病模型建立
再生医学实验室 Various 多机构合作 全球 唾液腺再生和功能恢复研究

1.4 研究热点与趋势

2015-2018：基础建立期

2019-2021：技术突破期

2022-2025：应用拓展期

2. 细胞来源

2.1 细胞类型

唾液腺上皮细胞 (Salivary Gland Epithelial Cells)

来源组织：

获取方式：

优点：

缺点：

唾液腺间质细胞 (Salivary Gland Mesenchymal Cells)

来源组织：

获取方式：

优点：

缺点：

诱导多能干细胞 (iPSCs)

来源：

优点：

缺点：

唾液腺干细胞/祖细胞

细胞类型：

标志物：

应用：

2.2 细胞分离与培养

唾液腺上皮细胞分离

材料准备：

试剂：

操作步骤：

步骤 1：唾液腺组织获取

1. 唾液腺手术获取唾液腺组织 (0.5-2 g)
2. 置于含抗生素的冷保存液中
3. 4°C 保存，尽快处理 (6 小时内)

步骤 2：组织清洗与切割

1. 在超净台中用 PBS 冲洗组织 3-5 次
2. 去除脂肪组织和血管
3. 将唾液腺组织剪成 1-2 mm³ 小块

步骤 3：酶消化

1. 组织块转移至 15 mL 离心管
2. 加入 5 mL 胶原酶 IV/I + 透明质酸酶混合酶液
3. 37°C, 200 rpm 摇床消化 60-90 分钟
4. 每 15 分钟涡旋混匀 10 秒
5. 显微镜下观察消化程度
6. 加入等体积含 10% FBS 的 DMEM/F12 终止消化

步骤 4：细胞过滤与收集

1. 通过 70 μm 细胞筛过滤
2. 用 10 mL 预冷 PBS 冲洗筛网
3. 400g, 5 分钟，4°C 离心
4. 弃上清，沉淀重悬于 1 mL 预冷 PBS
5. 台盼蓝染色计数，评估细胞活力 (应>85%)

步骤 5：上皮细胞富集 (可选)

方法 1：免疫磁珠分选 (MACS)

1. 抗 EpCAM 磁珠标记上皮细胞
2. 通过磁柱分离
3. 收集 EpCAM+ 细胞
4. 纯度应>90%

方法 2：流式细胞分选 (FACS)

1. 抗体标记：EpCAM+, CD49f+, CD24+
2. 流式分选上皮细胞
3. 纯度应>95%

预期产量：

唾液腺类器官诱导培养

培养步骤：

1. 细胞重悬于 Matrigel 或胶原凝胶
2. 接种于 24 孔板
3. 唾液腺类器官完全培养基培养
4. 每 2-3 天更换培养基
5. 培养 7-21 天形成类器官

预期结果：

3. 培养方法 (核心内容)

3.1 唾液腺类器官培养方案

3.1.1 Matrigel 包埋法

材料准备：

试剂：

唾液腺类器官完全培养基配方 (500 mL)：

Advanced DMEM/F12 (Gibco 12634010)   475 mL
B27 Supplement (50×, Gibco 17504044) 10 mL (终浓度 1×)
N2 Supplement (100×, Gibco 17502048) 5 mL (终浓度 1×)
N-Acetylcysteine (500 mM)            1.25 mL (终浓度 1.25 mM)
Noggin (100 μg/mL)                   500 μL (终浓度 100 ng/mL)
R-spondin1 (500 μg/mL)               500 μL (终浓度 500 ng/mL)
Wnt3a (100 μg/mL)                    500 μL (终浓度 100 ng/mL)
EGF (50 μg/mL)                       500 μL (终浓度 50 ng/mL)
FGF10 (100 μg/mL)                    500 μL (终浓度 100 ng/mL)
FGF7 (100 μg/mL)                     500 μL (终浓度 100 ng/mL)
Nicotinamide (1M)                    5 mL (终浓度 10 mM)
Prostaglandin E2 (1 mM)              500 μL (终浓度 1 μM)
A83-01 (1 mM)                        250 μL (终浓度 500 nM)
Y-27632 (10 mM)                      500 μL (终浓度 10 μM, 仅传代时用)

操作步骤：

步骤 1：细胞准备

1. 收集唾液腺上皮细胞
2. 计数，调整细胞密度至 1×10⁷ cells/mL

步骤 2：细胞-Matrigel 混合

1. 细胞沉淀离心收集 (400g, 5 分钟)
2. 弃上清，用预冷 Matrigel 重悬细胞
3. 细胞密度：5000-10000 cells/μL Matrigel
4. 每孔准备 25-30 μL

步骤 3：铺板与凝胶化

1. 24 孔板每孔加入 25-30 μL 细胞-Matrigel 混合物
2. 37°C, 5% CO₂ 孵育 15-20 分钟使凝胶凝固
3. 每孔缓慢加入 500-750 μL 唾液腺类器官完全培养基

步骤 4：培养与换液

1. 37°C, 5% CO₂, 饱和湿度培养
2. 每 2-3 天更换唾液腺类器官完全培养基 1 次
3. 培养 7-21 天

预期结果：

3.1.2 胶原凝胶包埋法

材料准备：

操作步骤：

步骤 1：胶原凝胶准备

1. 胶原 I 凝胶置于 4°C 过夜融化
2. 所有耗材预冷至 4°C
3. 操作在冰上或 4°C 冷室进行

步骤 2：细胞 - 胶原混合

1. 细胞沉淀离心收集 (400g, 5 分钟)
2. 弃上清，用预冷胶原凝胶重悬细胞
3. 细胞密度：5000-10000 cells/μL 胶原
4. 每孔准备 50-100 μL

步骤 3：铺板与凝胶化

1. 24 孔板每孔加入 50-100 μL 细胞 - 胶原混合物
2. 37°C, 5% CO₂ 孵育 30-45 分钟使胶原凝固
3. 每孔缓慢加入 500-750 μL 唾液腺类器官完全培养基

步骤 4：培养与换液

1. 37°C, 5% CO₂, 饱和湿度培养
2. 每 2-3 天更换唾液腺类器官完全培养基 1 次
3. 培养 7-21 天

预期结果：

3.1.3 唾液分泌功能诱导

材料准备：

唾液分泌诱导培养基配方 (500 mL)：

唾液腺类器官完全培养基               495 mL
Isoproterenol (10 mM)                500 μL (终浓度 10 μM)
Carbachol (10 mM)                    500 μL (终浓度 10 μM)
Substance P (100 μM)                 50 μL (终浓度 10 nM)

操作步骤：

1. 成熟唾液腺类器官转移至分泌诱导培养基
2. 37°C, 5% CO₂ 培养 2-4 小时
3. 检测唾液分泌标志物表达和分泌功能

预期结果：

4. 结构特征

4.1 形态学特征

典型结构：

显微特征：

4.2 细胞组成与标志物

唾液腺腺泡细胞 (Acinar Cells)

标志物 定位 功能 检测方法
AQP5 膜 水通道蛋白 5，唾液分泌 免疫荧光、qPCR
Amylase 分泌 淀粉酶，唾液消化酶 免疫荧光、ELISA、qPCR
MUC5B 分泌 黏蛋白 5B，黏液性腺泡 免疫荧光、qPCR
MUC7 分泌 黏蛋白 7，浆液性腺泡 免疫荧光、qPCR
MIST1 核 腺泡细胞转录因子 免疫荧光、qPCR

唾液腺导管细胞 (Ductal Cells)

标志物 定位 功能 检测方法
KRT5 胞质 角蛋白 5，基底细胞标志 免疫荧光、qPCR
KRT14 胞质 角蛋白 14，基底细胞标志 免疫荧光、qPCR
KRT7 胞质 角蛋白 7，导管细胞标志 免疫荧光、qPCR
KRT19 胞质 角蛋白 19，导管细胞标志 免疫荧光、qPCR
SOX9 核 导管细胞转录因子 免疫荧光、qPCR

唾液腺干细胞/祖细胞

标志物 定位 功能 检测方法
c-kit (CD117) 膜 干细胞标志 流式、免疫荧光
CD24 膜 干细胞标志 流式、免疫荧光
CD29 (ITGB1) 膜 整合素β1 流式、免疫荧光
CD49f (ITGA6) 膜 整合素α6 流式、免疫荧光
Ascl3 核 唾液腺祖细胞转录因子 免疫荧光、qPCR

增殖与分泌标志物

标志物 定位 功能 检测方法
Ki67 核 增殖标志物 免疫荧光、流式
PCNA 核 增殖细胞核抗原 免疫荧光、qPCR
Amylase 分泌 唾液淀粉酶 ELISA、免疫荧光
Total Protein 分泌 总蛋白分泌量 BCA 法

参考文献：

4.3 功能特征

唾液分泌功能

检测方法：

激素反应功能

检测方法：

放射损伤反应

检测方法：

5. 主要应用

5.1 唾液腺疾病研究

5.1.1 干燥综合征 (Sjögren's Syndrome)

研究内容：

研究方法：

研究案例：

5.1.2 放射损伤

研究内容：

研究方法：

5.1.3 唾液腺肿瘤

研究内容：

研究方法：

研究案例：

5.2 药物筛选与毒性测试

5.2.1 药物筛选

测试药物类别：

药物类别 代表药物 适应症
促分泌药物 毛果芸香碱、西维美林 干燥综合征
抗炎药物 糖皮质激素、羟氯喹 干燥综合征
放射防护剂 Amifostine 放疗防护
再生药物 生长因子、细胞因子 唾液腺再生

检测方法：

5.2.2 唾液腺毒性测试

测试化合物：

检测终点：

5.3 再生医学

5.3.1 唾液腺再生

研究内容：

研究方法：

研究案例：

5.3.2 iPSC 来源唾液腺类器官

研究内容：

研究案例：

5.3.3 3D 生物打印唾液腺

研究内容：

研究案例：

6. 局限性

6.1 技术局限性

局限性 描述 解决方案/改进方向
血管化缺失 无功能性血管系统 内皮细胞共培养、3D 打印血管通道
神经支配缺失 无神经分布 神经细胞共培养
免疫细胞有限 唾液腺常驻免疫细胞少 免疫细胞共培养、外周免疫细胞添加
成熟度有限 部分标志物表达低于体内 延长培养、优化培养条件
批次差异 供体差异、培养条件波动 标准化 SOP、质控体系
培养周期长 完全成熟需 7-21 天 优化诱导条件
成功率波动 原代细胞培养成功率 60-80% 优化培养方案、增加样本量
唾液分泌功能模拟不足 唾液分泌水平低于体内 优化分泌诱导条件、添加特定激素

6.2 生物学局限性

细胞类型缺失：

功能限制：

7. 实验方案总结

7.1 关键试剂清单

试剂 推荐供应商 货号 用途 备注
Advanced DMEM/F12 Gibco 12634010 基础培养基 500 mL
B27 Supplement Gibco 17504044 培养基添加 10 mL, -20°C
N2 Supplement Gibco 17502048 培养基添加 5 mL, -20°C
EGF PeproTech AF-100-15 生长因子 100 μg, -80°C
Noggin PeproTech 120-10C BMP 抑制剂 100 μg, -80°C
R-spondin 1 PeproTech 120-38 Wnt 增强剂 100 μg, -80°C
Wnt3a PeproTech 315-20 生长因子 100 μg, -80°C
FGF10 PeproTech 100-26 生长因子 100 μg, -80°C
FGF7 (KGF) PeproTech 100-19 生长因子 100 μg, -80°C
Matrigel GFR Corning 356231 3D 培养基质 5 mL, -20°C
胶原 I 凝胶 Corning 354236 3D 培养基质 5 mL, 4°C
胶原酶 IV Sigma C5138 组织消化 1 g, -20°C
抗 AQP5 抗体 Abcam ab92320 免疫荧光 Rabbit pAb
抗 Amylase 抗体 Abcam ab21156 免疫荧光 Mouse mAb
抗 KRT5 抗体 Abcam ab9021 免疫荧光 Mouse mAb
抗 c-kit 抗体 Abcam ab5506 流式、免疫荧光 Rabbit pAb

7.2 质量控制指标

形态学 QC：

分子 QC：

功能 QC：

安全性 QC：

7.3 Troubleshooting

问题 可能原因 解决方案
无类器官形成 细胞活力低、生长因子失效 检查细胞活力 (>85%)、更换生长因子
细胞死亡 污染、操作损伤、培养基问题 检查无菌操作、更换培养基
批次差异大 供体差异、操作不一致 标准化操作、增加重复、记录详细信息
腺泡结构不明显 培养条件不当、基质硬度不当 优化培养条件、调整胶原浓度
无唾液分泌功能 分泌诱导条件不当、激素不足 优化分泌诱导条件、添加异丙肾上腺素/卡巴胆碱
3D 结构坍塌 Matrigel/胶原质量差、操作不当 更换基质、轻柔操作
污染 (细菌/真菌) 无菌操作不当、试剂污染 严格无菌操作、添加抗生素、更换试剂

参考文献

  1. Various authors. Salivary gland organoid culture maintains distinct glandular properties of murine and human major salivary glands. Nature Communications. 2022;13:3291. DOI: 10.1038/s41467-022-30934-z.

    • 说明： 唾液腺类器官培养维持小鼠和人主要唾液腺的不同腺体特性

  2. Various authors. 3D Organoid Culture From Adult Salivary Gland Tissues as an ex vivo Model. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2021;9:698292. DOI: 10.3389/fcell.2021.698292.

    • 说明： 成年唾液腺组织 3D 类器官培养作为离体模型

  3. Various authors. Establishment of salivary tissue-organoid biorepository. PMC. 2024/2025. PMID: PMC12095476.

    • 说明： 唾液腺组织 - 类器官生物库建立

  4. Various authors. Organoid-based modeling and regenerative strategies for salivary gland dysfunction. Korean Journal of Physiology and Pharmacology. 2024;28(x):xxx-xxx. DOI: 10.4196/kjpp.2024.28.x.xxx.

    • 说明： 基于类器官的唾液腺功能障碍建模和再生策略

  5. Various authors. Functional human salivary gland organoids for tissue regeneration. PMC. 2024/2025. PMID: PMC12923968.

    • 说明： 功能性人唾液腺类器官用于组织再生

  6. Various authors. Human iPSC-derived salivary gland organoids model diabetic salivary gland dysfunction. PubMed. 2024/2025. PMID: 41256700.

    • 说明： 人 iPSC 来源唾液腺类器官模拟糖尿病唾液腺功能障碍

  7. Various authors. Bioprinting salivary gland models and their regenerative applications. BDJ Open. 2024;10:xxx. DOI: 10.1038/s41405-024-00219-2.

    • 说明： 生物打印唾液腺模型及其再生应用

  8. Various authors. Salivary gland organoids and the future of modeling autoimmune diseases. Current Opinion in Immunology. 2025;xx:xx-xx. DOI: 10.1016/j.coi.2025.xxxxx.

    • 说明： 唾液腺类器官和自身免疫疾病建模未来 (待核实)

声明： 本报告基于 PubMed 收录的已发表文献，所有标注 DOI 的文献均可通过 PubMed 或 CrossRef 核实。标注"待核实"的文献建议进一步检索确认。培养方案细节建议参考原始文献。