這項(xiàng)研究工作由華盛頓大學(xué)生物工程系Folch實(shí)驗(yàn)室與人類生物學(xué)部Gujral實(shí)驗(yàn)室合作完成。

對(duì)特定患者完整的腫瘤樣本進(jìn)行功能性藥物篩查是為每個(gè)患者確定最佳療法的一種前景看好的方法。患者癌變組織活檢對(duì)單類藥物（或藥物組合）的反應(yīng)高度依賴于腫瘤微環(huán)境（TME），其中包括多種駐留和浸潤(rùn)的宿主細(xì)胞、分泌因子和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白等。但是，當(dāng)前評(píng)估特定組織樣本藥物反應(yīng)的技術(shù)，要求該組織樣本局部或整個(gè)脫離腫瘤微環(huán)境，這通常會(huì)導(dǎo)致臨床應(yīng)用的藥物不如預(yù)測(cè)效果好。比如，腫瘤球體模型在高通量藥物篩選實(shí)驗(yàn)中獲得了廣泛應(yīng)用。而該腫瘤球體是將細(xì)胞從患者組織切片中分離出來，在特殊的基質(zhì)中培養(yǎng)，從而產(chǎn)生細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)相互作用的3D多細(xì)胞球體。然而，這類腫瘤球體僅保留有限的腫瘤微環(huán)境，這就突出了對(duì)新型高通量藥物篩選平臺(tái)的需求。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，華盛頓大學(xué)（University of Washington，簡(jiǎn)稱：UW）生物工程系Folch實(shí)驗(yàn)室與人類生物學(xué)部Gujral實(shí)驗(yàn)室合作，開發(fā)了一種微流控平臺(tái)，可將微量藥物輸送到被稱為“立方體”的小組織模型的活檢中。在微流控裝置中，該“立方體”通過含有分散孔的微通道流動(dòng)，這些分散孔捕獲立方體用于培養(yǎng)和多藥物作用。研究小組最近在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)（Royal Society of Chemistry）期刊Lab on a Chip上發(fā)表了一項(xiàng)使用該平臺(tái)的概念驗(yàn)證研究。借助該平臺(tái)，科學(xué)家們旨在簡(jiǎn)化直接在人體內(nèi)的藥物測(cè)試，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)人體的藥物反應(yīng)，并縮短藥物開發(fā)時(shí)間。首席研究員Albert Folch博士補(bǔ)充說：“我們已經(jīng)展示了一種新的微型組織形式，它完整、形狀規(guī)則且易于在多孔格中大量排列（可用于藥物測(cè)試）。我們相信，這為未來繞過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)直接在人體中篩選藥物（目前仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)）提供了可能。”

微流控平臺(tái)：可以在保存良好的微環(huán)境下對(duì)活組織的等尺寸微尺度“立方體”模型進(jìn)行多藥物測(cè)試（圖片來源：Albert Folch博士）

該研究將小鼠肝臟活組織切片，并將膠質(zhì)瘤細(xì)胞衍生的異種移植瘤切成400 μm × 400 μm × 400 μm大小相同的數(shù)千個(gè)立方體狀切片，形成“立方體”組織模型。該“立方體”的尺寸在保存腫瘤微環(huán)境方面足夠大，在維持營(yíng)養(yǎng)輸送和活性方面又足夠小，以確保其在微流控設(shè)置中適當(dāng)流動(dòng)。“立方體”的小尺寸允許最大限度使用小型臨床樣本，這些樣本通常很難獲得，并且有多種用途（包括診斷性組織學(xué)檢查、免疫組織化學(xué)和分子研究等）。為了驗(yàn)證“立方體”的完整性和活性，研究人員用開頂式光片（OTLS）顯微鏡對(duì)固定和光學(xué)透明化肝臟“立方體”的3D組織微環(huán)境進(jìn)行了可視化觀察。他們?cè)诟闻K、血管和肝臟特異性結(jié)構(gòu)中識(shí)別出不同的細(xì)胞類型，證明了組織樣本的完整性。此外，通過免疫染色檢查的膠質(zhì)瘤“立方體”顯示出持續(xù)的增殖，最小的細(xì)胞死亡以及內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞的存活，證明了“立方體”的活性和功能性。

最后，研究人員利用膠質(zhì)瘤“立方體”模型，評(píng)估了不同濃度順鉑（一種細(xì)胞毒性化療藥物）的效果。經(jīng)過兩天的治療，在大部分濃度的測(cè)試中觀察到明顯的細(xì)胞死亡（相對(duì)于未處理的立方體），這突出了該系統(tǒng)在藥物測(cè)試中的實(shí)用性。綜上所述，該研究將腫瘤“立方體”的顯微解剖與微流控相結(jié)合，能夠在完整組織中更好地保護(hù)組織微環(huán)境，以進(jìn)行藥物測(cè)試。Folch博士分享了使用這種“立方體”模型平臺(tái)的未來發(fā)展方向：“我們正在準(zhǔn)備更大吞吐量的平臺(tái)（如384孔平臺(tái)），可以捕獲并容納從每個(gè)微小腫瘤獲得的大量‘立方體’。我們了解過很多關(guān)于腫瘤球體及有機(jī)技術(shù)的設(shè)想——在某種意義上說，我們的‘立方體’模型是‘新一代球體模型’，因?yàn)樵摗⒎襟w’是直接從患者體內(nèi)取出的，沒有對(duì)腫瘤微環(huán)境造成任何重大破壞，因此我們相信我們可以準(zhǔn)確地重現(xiàn)藥物和腫瘤的相互作用。”

該研究得到了美國(guó)國(guó)家癌癥研究所（National Cancer Institute）的資助，朱諾醫(yī)療（Juno Therapeutics）的試點(diǎn)撥款，華盛頓大學(xué)CoMotion的創(chuàng)新資助。其它資助者或資助獎(jiǎng)項(xiàng)有：香港研究資助局（Hong Kong Research Grant Council）、墨西哥科技理事會(huì)（Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología）的國(guó)際學(xué)者獎(jiǎng)、美國(guó)國(guó)防部（Department of Defense）的前列腺癌研究項(xiàng)目（Prostate Cancer Research Program）以及美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）的研究生研究獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃（Graduate Research Fellowship Program）。

美國(guó)Fred Hutch癌癥研究中心和華盛頓大學(xué)癌癥聯(lián)盟成員Albert Folch、Robert Pierce和Taran Gujral對(duì)該項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)。

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