腫瘤異質(zhì)性一直被認(rèn)為是阻礙個(gè)體化診療進(jìn)步的一大障礙共同。其中豐富內涵,腫瘤轉(zhuǎn)移性與腫瘤異質(zhì)性密切相關(guān)銘記囑托,是惡性腫瘤的一種常見并嚴(yán)重的表現(xiàn),對(duì)患者的生存率和生活質(zhì)量有著極大的影響培訓。腫瘤類器官是源自腫瘤組織中腫瘤特異性干細(xì)胞通過三維組織培養(yǎng)形成的細(xì)胞簇不合理波動,它可模擬體內(nèi)腫瘤特征及腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性,該技術(shù)的應(yīng)用為腫瘤研究和治療提供了可靠的模型重要工具,特別是為個(gè)性化腫瘤診療開辟了新的方案積極拓展新的領域。目前,在體外利用腫瘤類器官技術(shù)評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移性的方法仍然十分缺乏更優質。傳統(tǒng)的評(píng)估細(xì)胞遷移能力的方法包括Transwell相對開放、細(xì)胞劃痕等,這些方法無法模擬原發(fā)性腫瘤轉(zhuǎn)移的過程,因此無法有效評(píng)估腫瘤的轉(zhuǎn)移性拓展應用。器官芯片技術(shù)能夠模擬人體器官的功能用的舒心,通過將微型芯片和生物材料組合建設項目,可以更加準(zhǔn)確地研究和測(cè)試藥物的效果高產、了解疾病的有關(guān)機(jī)制以及開發(fā)個(gè)性化診療方法等開展研究。但目前用于研究腫瘤轉(zhuǎn)移的器官芯片大多仍采用傳統(tǒng)的腫瘤細(xì)胞系構(gòu)建模型,由于傳統(tǒng)的腫瘤細(xì)胞系與患者來源的腫瘤細(xì)胞存在較大差異敢於挑戰,因此難以重建真實(shí)的腫瘤轉(zhuǎn)移過程,使得現(xiàn)有方法無法滿足臨床上的應(yīng)用需求建立和完善。
近期提供了遵循,中南大學(xué)湘雅醫(yī)院皮膚科、中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院大型、重慶大學(xué)三峽醫(yī)院等研究團(tuán)隊(duì)在《Small》(IF=13.3)期刊上在線發(fā)表題為“Mimicking Tumor Metastasis Using a Transwell-Integrated Organoids On-a-Chip Platform"的原創(chuàng)性論著服務效率。該研究提出了一種用于評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移性的腫瘤類器官芯片。該芯片可以模擬人體內(nèi)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的生理過程重要意義,能夠有效評(píng)估患者腫瘤細(xì)胞的侵襲能力和生長能力統籌發展,為研究腫瘤的轉(zhuǎn)移性以及相應(yīng)的腫瘤治療和藥物研究提供了重要的工具。據(jù)悉體系,這項(xiàng)研究的第一作者和第一通訊作者單位均為中南大學(xué)生產製造。21級(jí)碩士研究生陳邁科和20級(jí)博士研究生單晗為該論文共同第一作者;中南大學(xué)湘雅醫(yī)院皮膚科陳翔教授攜手共進、趙爽副研究員共同、中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院陳澤宇教授、重慶大學(xué)三峽醫(yī)院印明柱教授為該論文共同通訊作者高質量。首先充分發揮,作者闡述了腫瘤異質(zhì)性的原理以及腫瘤轉(zhuǎn)移的過程,并在傳統(tǒng)評(píng)估細(xì)胞遷移能力方法的基礎(chǔ)上管理,提出了Transwell集成的腫瘤類器官芯片精準(zhǔn)評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移策略設計。圖1 Transwell集成的腫瘤類器官芯片用于評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移和藥物篩選然后,作者使用高精度3D打印技術(shù)(摩方精密nanoArch® S140改進措施,精度:10μm)制作了芯片腔室的六邊形支架就此掀開,并使用激光切割技術(shù)制造了芯片主體,最終裝配成了集成Transwell單元的仿生腫瘤類器官芯片今年。
作者進(jìn)一步使用腫瘤類器官芯片評(píng)估了患者來源的粘膜黑色素瘤類器官和肢端黑色素瘤類器官的腫瘤轉(zhuǎn)移能力信息化技術。通過在類器官芯片內(nèi)建立營養(yǎng)梯度,使外側(cè)腔室中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度高于中心腔室良好,中心腔室的腫瘤類器官會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到外側(cè)的腔室中逐步顯現。觀察發(fā)現(xiàn),兩種黑色素瘤類器官展現(xiàn)出了不同的腫瘤轉(zhuǎn)移能力引領。
圖3 腫瘤類器官芯片評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移
接著自動化裝置,作者分別從蛋白和基因?qū)用嫜芯苛宿D(zhuǎn)移出的細(xì)胞團(tuán)簇與中心腔室中未發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤類器官團(tuán)的差異性示範。結(jié)果表明,轉(zhuǎn)移出的細(xì)胞團(tuán)簇中與轉(zhuǎn)移相關(guān)的蛋白和基因表達(dá)均顯著高于未轉(zhuǎn)移的類器官團(tuán)有很大提升空間。這有效說明腫瘤類器官芯片評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移的能力運行好。
最后,作者利用類器官芯片進(jìn)行了藥物篩選測(cè)試可能性更大。通過在類器官芯片內(nèi)添加不同濃度的抗腫瘤藥物部署安排,發(fā)現(xiàn)腫瘤類器官的轉(zhuǎn)移性有所區(qū)別。隨著藥物濃度的提高技術,腫瘤的轉(zhuǎn)移得到了明顯抑制推廣開來。與其他用于評(píng)估細(xì)胞遷移能力的方法相比,該工作提供的用于評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移性的腫瘤類器官芯片相對較高,集成了仿生的Transwell腔室資源配置,能夠高效模擬腫瘤轉(zhuǎn)移的過程。另外相關,所設(shè)計(jì)的用于評(píng)估腫瘤轉(zhuǎn)移性的腫瘤類器官芯片大力發展,使用了患者來源的腫瘤類器官進(jìn)行腫瘤轉(zhuǎn)移性評(píng)估,能夠真實(shí)地反映人體內(nèi)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的生理過程生產效率。該工作在腫瘤患者個(gè)體化診療建言直達、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等臨床研究中具有良好的應(yīng)用前景。