基于3D细胞及类器官芯片的多参数肺癌抗癌药物检测平台的开发

【作者】 施洋峰； 陈恩国； 吴晓虹； 应可净；

【机构】 浙江大学附属邵逸夫医院；

【摘要】 开发新的制药化合物和药品有利于提高人类健康水平,然而,大多数药品未能实现从实验室到临床的应用。文献表明,目前10000种新化合物只有一种能通过各项筛查,进入市场销售。因此,有必要发展更有效和更准确的药品筛查的科学仪器。目前国际上药效的筛查技术主要是依据药效学模型,首先在体外培养细胞,通过给药测试药品对细胞产生的治疗效果、毒性和不良反应;之后再进行动物实验,构建实验动物模型,然后测试给药前后的变化。但是这种初筛平台并不理想。首先是效率问题,无论是细胞实验还是动物实验通量都很低,并且需要大量人工实验来收集测试数据;其次是有效性问题,受体内体外微环境差异和种属间差异影响,这两种模型都无法完全模拟人体受药情况,因此临床试验仍存在较高的风险因素。由于缺少对细胞和细胞之间、细胞和基质之间的相互作用,这种单层细胞(2D)传感器的响应与在体响应还不完全相同,3D培养的细胞将更准确地反映在体情况。进一步的优化方案是在微纳传感器表面使用3D微结构的细胞群、类器官和多器官芯片等结构代替2D结构的细胞。我们提出了一种高准确和高通量的药物检测和评价方案——基于微纳时空传感与3D细胞及类器官芯片的多参数药物检测仪器。利用生物技术将标准的细胞株接种到传感器表面,通过微纳传感器实现多通道实时检测,实现对细胞状态的检测。我们应用人源肿瘤异种移植模型(Patient-Derived tumor Xenograft, PDX)VS原代肿瘤细胞的3D培养的传感器检测VS肺癌类器官的传感器检测的建立,对三者进行药效学和毒理学的比较,最终实现个体化用药。更多还原