利用肿瘤芯片寻找抗癌药物

药物发现的道路从来都不容易。科学家和临床医生可以花上数年的时间，在成千上万种潜在的化合物中找到少数几种可行的候选化合物，但它们在临床水平上却失败了。潜在的化合物是通过动物模型和培养皿中培养的细胞来测试的。然而，这些结果通常不会转移到人类生物学上，”第一作者、日本东北大学工程研究生院的Yuji Nashimoto正式解释道。此外，培养皿中的细胞缺乏维持其存活的三维结构和血管或脉管系统。所以，我们想出了一个计划，来建造一种设备来解决这些问题。”

据《生物材料》杂志报道，该装置有硬币大小，中间有一个1毫米的孔。该井的两侧有一系列100µm的“微柱”。这个想法是将三维培养的肿瘤细胞放置在中间的井中，然后将构建血管的细胞放置在微柱上。几天后，血管生长并附着在培养物上。“这种‘可灌注血管系统’允许我们向系统中注入营养物质和药物，以模拟体内环境，”Nashimoto继续说。“这让我们对治疗癌症的化合物的有效性有了更清晰的认识。”

这种灌注确实通过保持细胞增殖和细胞死亡显著保持肿瘤细胞的健康。随后，研究小组进行了低剂量抗肿瘤药物的药物分析。有趣的是，与营养物质在肿瘤细胞中流动时相比，这种药物在静态条件下更有效。

相比之下，药物的作用在开启流量和增加剂量时变得更强。该研究小组的负责人Ryuji Yokokawa解释说，这个意外的结果证明，我们需要考虑流动条件下肿瘤细胞增殖和药物功效之间的平衡。“我们假设，在低剂量下，营养流动的好处超过了抗肿瘤药物的效果。它证明了在筛选药物时血管血流的重要性。”

他总结道:“由于它的体积和实用性，我们希望这种新设备能够加快对无数潜在新药的测试。”尽管还有许多问题有待解决，但我们很高兴研发出了这种设备，并证明了三维灌注细胞培养对药物研发的下一步至关重要。”