精准医疗的有力工具——微流体装置，模拟癌症治疗与动物研究同样有效
图片来源：Purdue University photo/Altug Ozcelikkale
通过微流体装置模拟体内肿瘤环境，用于测试癌症疗法，作为一个非常有潜力的药物筛选工具，它可以在很大程度上替代动物研究。
普渡大学教授机械和生物医学工程Bumsoo Han教授表示，微流体装置的长期目标是与患者身体上活检的癌细胞相结合，用于测试不同药物对于患者身上衍生出的癌细胞的治疗是否有效。
“有很多种不同类型的化疗药，因此，临床医生也许可以缩小这个范围，找到那些相对比之下更加有效的药物，”他说。“成功的药物递送以及克服耐药性，对于目前的临床癌症治疗和管理来说是主要的挑战。为了解决这一问题，我们开发了芯片上的肿瘤微环境（T-MOC）。”
这款设备的尺寸大约4.5平方厘米（1.8英寸），并且包含了“微流体”孔道。癌细胞被培养在孔道内三维的“细胞外基质”中。实验同时纳入“间质液体”，间质液体是存在于肿瘤中的，往往被认为是药物递送的一道障碍。
耐药和其它肿瘤亚型的存在是化疗有效性的重要瓶颈。癌细胞产生多重耐药性蛋白，将抗癌药物泵出细胞外，帮助癌细胞在化疗药物的治疗下存活下来。有了这样的一个微流体装置，很好的模拟了癌细胞所来自的肿瘤微环境，因而，它可以作为一个应用于“精准医疗”的工具。因为，这项工具可以用于对特定患者个体以及特定癌症类型的治疗研究。
新的研究发现详细发表在一篇论文中，刊登在11月的《Journal of Controlled Release》上。论文的第一作者是普渡大学博士后研究助理Altug Ozcelikkale。
这项研究旨在开发一个药物筛选平台模拟多重的药物抗性机制，并与现在研究的金标准-小型动物研究进行验证，Han表示。
研究人员使用常用化疗药物阿霉素进行了实验，并且还测试了阿霉素以传统形式和纳米药物形式递送上的差异。
研究人员先证明了T-MOC设备能够区分不同种类的癌细胞。在最近的发现中，团队展示了在T-MOC和小鼠中，分别测试了两种乳腺癌细胞MCF-7以及MDA-MB-231的药物有效性。
调查结果还显示，T-MOC能够模拟“血浆清除”，这是一种身体反应机制，抗癌药物经过肝脏和肾脏的过滤，只允许少量的到达肿瘤。
此外，阿霉素抗性的分子机制与在小鼠中的相一致，Han说。在T-MOC培养的两个细胞系与在标准培养基中培养的对照组相比，都表现出了对药物抗性的增长，这与在小鼠体内获得的结果相同，表明它更接近与真实的生命中所获得结果。
“这证实了T-MOC对体内药物反应的预测能力,”Han说。“这项T-MOC的初始特征表明其引领药物的有效性测试变革的潜力。”
微流体装置使得药物在真正应用于临床前，有了一个极具潜力和参考价值的评估工具。未来研究人员的工作，将扩展至研究不同的癌症类型，包括胰腺癌和前列腺癌。
参考资料：
[1] 'Microfluidic' device simulates cancertreatment as effectively as research animals
[2] Microfluidic Device for Onco ChemoTesting
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