精準醫療的有力工具——微流體裝置，模擬癌癥治療與動物研究同樣有效
圖片來源：Purdue University photo/Altug Ozcelikkale
通過微流體裝置模擬體內腫瘤環境，用于測試癌癥療法，作為一個非常有潛力的藥物篩選工具，它可以在很大程度上替代動物研究。
普渡大學教授機械和生物醫學工程Bumsoo Han教授表示，微流體裝置的長期目標是與患者身體上活檢的癌細胞相結合，用于測試不同藥物對于患者身上衍生出的癌細胞的治療是否有效。
“有很多種不同類型的化療藥，因此，臨床醫生也許可以縮小這個范圍，找到那些相對比之下更加有效的藥物，”他說。“成功的藥物遞送以及克服耐藥性，對于目前的臨床癌癥治療和管理來說是主要的挑戰。為了解決這一問題，我們開發了芯片上的腫瘤微環境（T-MOC）。”
這款設備的尺寸大約4.5平方厘米（1.8英寸），并且包含了“微流體”孔道。癌細胞被培養在孔道內三維的“細胞外基質”中。實驗同時納入“間質液體”，間質液體是存在于腫瘤中的，往往被認為是藥物遞送的一道障礙。
耐藥和其它腫瘤亞型的存在是化療有效性的重要瓶頸。癌細胞產生多重耐藥性蛋白，將抗癌藥物泵出細胞外，幫助癌細胞在化療藥物的治療下存活下來。有了這樣的一個微流體裝置，很好的模擬了癌細胞所來自的腫瘤微環境，因而，它可以作為一個應用于“精準醫療”的工具。因為，這項工具可以用于對特定患者個體以及特定癌癥類型的治療研究。
新的研究發現詳細發表在一篇論文中，刊登在11月的《Journal of Controlled Release》上。論文的第一作者是普渡大學博士后研究助理Altug Ozcelikkale。
這項研究旨在開發一個藥物篩選平臺模擬多重的藥物抗性機制，并與現在研究的金標準-小型動物研究進行驗證，Han表示。
研究人員使用常用化療藥物阿霉素進行了實驗，并且還測試了阿霉素以傳統形式和納米藥物形式遞送上的差異。
研究人員先證明了T-MOC設備能夠區分不同種類的癌細胞。在最近的發現中，團隊展示了在T-MOC和小鼠中，分別測試了兩種乳腺癌細胞MCF-7以及MDA-MB-231的藥物有效性。
調查結果還顯示，T-MOC能夠模擬“血漿清除”，這是一種身體反應機制，抗癌藥物經過肝臟和腎臟的過濾，只允許少量的到達腫瘤。
此外，阿霉素抗性的分子機制與在小鼠中的相一致，Han說。在T-MOC培養的兩個細胞系與在標準培養基中培養的對照組相比，都表現出了對藥物抗性的增長，這與在小鼠體內獲得的結果相同，表明它更接近與真實的生命中所獲得結果。
“這證實了T-MOC對體內藥物反應的預測能力,”Han說。“這項T-MOC的初始特征表明其引領藥物的有效性測試變革的潛力。”
微流體裝置使得藥物在真正應用于臨床前，有了一個極具潛力和參考價值的評估工具。未來研究人員的工作，將擴展至研究不同的癌癥類型，包括胰腺癌和前列腺癌。
參考資料：
[1] 'Microfluidic' device simulates cancertreatment as effectively as research animals
[2] Microfluidic Device for Onco ChemoTesting
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標簽: 微流體裝置