休斯敦大學的Akay實驗室生物醫(yī)學研究小組報告說，他們先前在實驗室中開發(fā)的微流體腦癌芯片得到了改進。新芯片允許多次同時給藥，并對膠質母細胞瘤(GBM)患者(最常見的惡性腦腫瘤)進行大規(guī)模的藥物反應平行測試，占所有病例的50%。GBM患者的五年生存率僅為5.6%。

“新芯片產(chǎn)生腫瘤球體或簇，并提供對這些GBM腫瘤細胞對各種濃度和藥物組合的反應的大規(guī)模評估。該平臺可以優(yōu)化使用來自GBM患者的稀有腫瘤樣品，以提供有價值的有關腫瘤生長和對藥物療法的反應的見解”，生物醫(yī)學工程系主任教授兼系主任John S. Dunn的Metin Akay報道。該論文發(fā)表在IEEE醫(yī)藥與生物學工程學會的醫(yī)學與生物學工程學開放期刊的創(chuàng)刊號上。

快速評估一種癌癥藥物有效性的能力將是對典型癌癥方案的顯著改善，在典型的癌癥方案中，先給予化學療法的藥物，然后進行幾個月的測試，如果第一種藥物無效，則患者應改用另一種藥物。新設備可以在短短兩周內(nèi)確定最佳藥物組合。“當我們告訴醫(yī)生患者需要某種藥物的組合以及每種藥物的確切比例時，這就是精密藥物。”

Akay的團隊進行了一份腫瘤活檢，對其進行了培養(yǎng)并將其放入芯片中。然后，他們將化學療法藥物添加到芯片的微閥中，以確定可以殺死最多腫瘤細胞的最佳藥物組合和特定比例。

該小組在體外培養(yǎng)了來自GBM細胞系以及患者來源的GBM細胞的3D腫瘤球體或簇，并研究了替莫唑胺和核因子-κB抑制劑組合對腫瘤生長的影響。

“我們的研究表明，這些藥物組合使用時，具有抑制球狀體形成的協(xié)同作用，并表明該腦癌芯片能夠在體外對3D癌癥腫瘤進行大規(guī)模，廉價且樣品有效的藥物篩選。此外，該平臺還可以應用于相關的組織工程藥物篩選研究。”助理教授Yasmine Akay說。她與研究助理教授Naze Gul Avci和博士后研究員Hui Xia一起加入了團隊。這些組織樣本是由項目合作者Jay-Jiguang Zhu醫(yī)學博士提供的，該醫(yī)學博士是UT Health麥戈文醫(yī)學院的神經(jīng)腫瘤學主任。

為了最大程度地減少體外樣品丟失，該團隊通過添加額外的層流分布層來改善其現(xiàn)有的腦癌芯片系統(tǒng)，從而減少了細胞接種過程中的樣品丟失并防止了球體的逸出。這允許球體在整個芯片中均勻地形成，以便在每個球體之間進行一致的藥物測試。