【研究】开发器官芯片系统，重现体外3D肿瘤，推进个性化癌症治疗！

来自弗赖堡大学微系统工程系，德国微系统技术研究所(IMTEK)的Andreas Weltin博士、Jochen Kieninger博士和Johannes Dornhof的一个研究团队开发出了一种系统，除其他外，使得在三维环境中研究人体外肿瘤细胞的发育成为可能。Weltin说：“我们已经实现了一个器官芯片系统，可以通过微传感器随时测量和控制细胞的培养条件和代谢率。直到现在，这在3D细胞培养中是不够的。”该系统是与亚琛工业大学医院妇产科的分子妇科小组合作开发的。未来，器官芯片系统中的患者来源的细胞可以实现个性化的癌症治疗。科学家们的工作发表在科学杂志《Lab on a Chip》上，题为“Microfluidic organ-on-chip system for multi-analyte monitoring of metabolites in 3D cell cultures”。

集成传感器测量细胞代谢物

在器官芯片系统中，三维组织模型通过人工电路相互连接，其作用方式就像微芯片上微型的器官。这样，生理过程——例如肿瘤的生长——就可以在人体外重现和观察。该研究小组创建了一个集成微传感器和微流体的芯片设计，可以直接原位测量细胞的代谢物。在他们的系统中，科学家们从单个干细胞中培育出乳腺癌微型肿瘤，并使用电化学传感器在一周的时间内监测细胞氧气和葡萄糖消耗以及乳酸的产生。

第一作者、博士生Johannes Dornhof说：“我们的平台能够实现肿瘤类器官的动态3D培养，而直到现在，静态2D培养经常被使用，但它只能在有限的程度上概括肿瘤的复杂微环境。”此外，芯片系统还可以用来检测药物对细胞代谢的影响——例如，化疗药物的细胞效应可以在癌症研究的背景下进行定量和实时的记录。

患者来源的细胞可以实现个性化治疗

利用患者自身的干细胞使得在体外复制原始肿瘤成为可能。这可以为个性化治疗提供新的机会，例如关于可能对某些化疗药物的耐药性，这在侵袭性三阴性乳腺癌中是至关重要的。未来，应该可以在器官芯片系统中对一个患者的药物进行有效性和副作用的初步测试。

Weltin说：“我们的研究结果强调了将微传感器整合到癌症研究和药物开发的器官芯片系统中的潜力——尤其是在个性化医疗方面。”而Jochen Kieninger博士解释说：“这项工作很好地证明了跨学科研究的重要性。将不同的工程学科与生物学和医学结合在一起对于成功至关重要。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://medicalxpress.com/news/2022-02-organ-on-chip-enables-precise-3d-tumour.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。