IITH 3D打印微流體裝置用于篩選口腔癌治療藥物

2024年9月23日，南極熊獲悉，印度理工學(xué)院海得拉巴分校 (IITH) 近期開發(fā)了一種新型3D打印微流體裝置，用于功能性藥物測試 (FDT)，以篩選口腔癌藥物的反應(yīng)。這項創(chuàng)新研究旨在幫助科學(xué)家在患者服用藥物之前測試其對不同藥物組合的反應(yīng)，從而實現(xiàn)個性化治療。

△IITH創(chuàng)建的3D打印微流體裝置

技術(shù)研發(fā)背景

隨著微流體技術(shù)在癌癥藥物篩選中的應(yīng)用不斷增長，功能性藥物測試已成為個性化治療的重要工具。然而，現(xiàn)有的微流體裝置常面臨制造復(fù)雜、缺乏腫瘤祖細(xì)胞、臨床相關(guān)性不足以及單一藥物測試等問題。為了解決這些挑戰(zhàn)，IITH通過3D打印技術(shù)開發(fā)了一種動態(tài)微流體芯片。

△該研究已發(fā)布在《SpringerLink》期刊，題目為“3D 干細(xì)胞狀芯片球體可用于口腔癌個性化組合藥物檢測”（傳送門）

該微流體裝置采用Formlabs的透明樹脂制造，是培養(yǎng)口腔癌細(xì)胞的理想材料之一。研究團(tuán)隊從三名患者的活檢樣本中分離出腫瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞，并在微流體裝置中培養(yǎng)形成球體。這些自聚集的癌細(xì)胞球體能夠更真實地模擬體內(nèi)不同腫瘤群體和狀況，為藥物篩選提供了重要依據(jù)。

△微流體裝置設(shè)計和計算驗證

3D打印微流體用于個性化組合藥物篩選

新開發(fā)的3D打印微流體裝置具有兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中包含用于混合藥物組合的蛇形環(huán)和用于培養(yǎng)腫瘤球體的圓柱形微孔。這種設(shè)計使研究人員能夠測試包括紫杉醇、5氟尿嘧啶和順鉑在內(nèi)的三種口腔癌藥物的七種組合。研究結(jié)果表明，腫瘤的分化狀態(tài)對治療反應(yīng)有顯著影響，某些藥物組合對患者的治療效果優(yōu)于單一藥物。

在參與研究的患者中，第一名患者的腫瘤球?qū)λ�有藥物組合表現(xiàn)出較高的耐藥性，而其他患者則對特定藥物組合或單一藥物顯示出積極反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了個性化治療的重要性，研究人員可以據(jù)此確定對每位患者最有益的藥物組合。

△IITH完成的研究的圖形表示

研究人員表示，盡管本研究提供了重要的初步結(jié)果，但尚未測試影響藥物反應(yīng)的其它細(xì)胞類型，且未調(diào)查藥物在腫瘤球體中的吸收情況。因此，科學(xué)家們計劃通過進(jìn)一步的研究和更復(fù)雜模型的開發(fā)來克服這些局限性。

總的來說，這一創(chuàng)新的個性化微流體模型不僅為藥物反應(yīng)的驗證提供了更堅實的基礎(chǔ)，還能夠有效捕捉患者之間的腫瘤異質(zhì)性。這種設(shè)計有助于確定最有效的藥物組合，解決治療耐藥性的問題，并揭示不同患者間在腫瘤球體形態(tài)、大小和氧含量上的差異。這些特征與每位患者的臨床組織病理學(xué)報告密切相關(guān)，為口腔癌治療的研究進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)。