肺癌是全球范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率均居的惡性腫瘤, 具有顯著的個體化特征和遺傳異質(zhì)性. 無疑, 以患者為中心的個性化藥物篩選和新藥研發(fā)對提高總體生存率至關重要. 近年來, 由于類器官模型具有培養(yǎng)周期短、操作便捷和擬合度高等優(yōu)勢, 能夠真實保留患者腫瘤的遺傳信息, 在模型構建和個性化藥物篩選中扮演著越來越重要的角色. 然而, 傳統(tǒng)類器官穩(wěn)定性差、腫瘤微環(huán)境單一、通量低等固有缺陷限制了其進一步的臨床轉化與應用. ELVEFLOW基于微流控技術的類器官芯片是類器官在生物技術維度的延伸, 可以實現(xiàn)對理化環(huán)境因素的精準控制、高度模擬腫瘤微環(huán)境、顯著提高藥物篩選通量, 有效彌補了傳統(tǒng)類器官培養(yǎng)技術的不足, 開啟了腫瘤個體化治療新紀元. 本文總結了ELVELFOW微流控類器官芯片作為個性化藥物篩選模型的優(yōu)勢特征, 并結合在肺癌研究中的最新進展, 探討了類器官芯片在肺癌精準治療中的轉化價值和未來的發(fā)展方向.

基于微流控技術的類器官芯片臨床前模型具有已下顯著優(yōu)勢

1、 提高類器官的穩(wěn)定性

2、 高度模擬腫瘤微環(huán)境

3、 動態(tài)監(jiān)測藥物反應

4、 實現(xiàn)高通量藥物篩選

類器官芯片在肺癌精準治療中的研究進展

有研究利用手術切除的肺癌組織在已成功構建的類器官芯片上進行了PDOs的全基因序列分析。結果顯示, 肺癌PDOs與標本切片之間有90%的體細胞變異是一致的, 這為肺癌的個體化治療提供了依據(jù)。

美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Admin-istration, FDA)在2021年初發(fā)布了, 表明了其對類器官芯片在新藥研發(fā)的積極態(tài)度, 希望通過建立標準化的模型平臺, 逐步減少或替代動物模型, 并利用類器官芯片來填補各種疾病/生理模型的空白. 特別是微流控技術使類器官在結構和功能上與患者體內(nèi)更為貼近, 不僅為研究疾病表現(xiàn)的個體差異提供了可能,高通量篩藥和動態(tài)檢測方法也為疾病機制研究和藥物評價等應用領域提供了更加可靠的體外模型.

法國Elveflow 專注于微流控儀器及系統(tǒng)的開發(fā)制造，以多通道的OB1 壓力控制器為主要設備，結合MFS 流量傳感器，MPS 壓力傳感器，MUX recirculation 循環(huán)閥，MUX distribution 分配閥等構建成套的微流控應用系統(tǒng)，其中微流控動態(tài)細胞培養(yǎng)系統(tǒng)及微流控細胞灌注培養(yǎng)系統(tǒng)用于是用于細胞培養(yǎng)的微流控系統(tǒng)。

微流控細胞培養(yǎng)是采用微流控系統(tǒng)在微流控芯片中進行的動態(tài)細胞培養(yǎng)，微流控細胞培養(yǎng)芯片的尺寸適合細胞的尺寸，因此被用于動態(tài)細胞培養(yǎng)中。微流控細胞培養(yǎng)的關鍵能夠模擬細胞微環(huán)境，采用微流控進行細胞培養(yǎng)的優(yōu)勢有增加系微環(huán)境的生理相關性，將尺度縮小到組織的規(guī)模，創(chuàng)建復雜的共培養(yǎng)體系，施加動力和機械力，增加組織界面的模擬水平，減少藥物測試的動物實驗模型，模擬血液、淋巴和間質(zhì)液體的流動等。

法國Elveflow采用微流控系統(tǒng)進行細胞培養(yǎng)的應用案例有：

w 微流控芯片上的細胞相互作用研究

w 采用微流控系統(tǒng)進行研究細菌對壓力和環(huán)境變化的適應性

w 采用微流控循環(huán)閥進行細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基的再循環(huán)

w 動態(tài)細胞培中細胞培養(yǎng)的循環(huán)

w 如何在微流控芯片中進行動態(tài)細胞培養(yǎng)的細胞染色

w 微流控動態(tài)細胞培養(yǎng)中細胞培養(yǎng)基灌注

w 微流控動態(tài)細胞培養(yǎng)中自動化細胞接種

w 微流控心肌細胞培養(yǎng)模型

w 采用微流控細胞培養(yǎng)灌注系統(tǒng)進行快速細胞培養(yǎng)基的切換

w 用于微流控qPCR的熒光讀取

w 采用微流控系統(tǒng)進行循環(huán)腫瘤細胞的捕獲

w 微流控芯片上活細胞檢測

w 采用微流控壓力泵進行弱蛋白結合的定量

微流細胞培養(yǎng)中采用的OB1 多通道壓力泵的參數(shù)：

OB1 微流控壓力和流量控制器可以選擇1-4個通道或者更多通道，每個通道的壓力和真空范圍可選，5個可選的范圍為：0-200mbar, 0-2000mbar, 0-8000mbar, -900-1000mbar, -900mbar-6000mbar. 具有模塊化，可升級的特點，采用Elveflow ESI 軟件進行控制。

OB1 微流控壓力和流量控制器的性能參數(shù)：

w 壓力穩(wěn)定性0.005% FS

w 相應時間9ms

w 壓力分辨率0.003%FS

w 穩(wěn)定時間低于35ms

OB1 微流控壓力和流量控制器可用于數(shù)字微流控，流動化學&聚合物合成，細胞培養(yǎng)中的細胞灌注，細胞培養(yǎng)液的順序注射，單液滴測序，RNA 測序，芯片實驗室，器官芯片等應用。