可与血管“对话”的癌细胞实现实时分析…UNIST开发交互仿真芯片

UNIST Cho Yoonkyung教授团队开发可分析逾1000个肿瘤球体的“ODSEI芯片”

有助揭示乳腺癌药物耐药机制与开发患者定制治疗药物，入选《Adv. Sci.》封面

一种能够像真实人体环境那样精细模拟并实时分析癌细胞与血管之间相互作用的芯片技术已经被开发出来。

有评价认为，这为开发患者定制化抗癌药物开辟了新的转折点。

UNIST生物医学工程系研究团队在Park Minju教授的带领下，于14日表示，他们开发出一种名为“ODSEI芯片”的微流体芯片，可对癌细胞与血管之间的相互作用进行大规模实时分析。

癌细胞为了快速生长，比正常细胞需要更多的营养和氧气。由于无法自行生成这些资源，癌细胞会刺激周围的血管细胞，以获取所需资源。要揭示多变的癌症转移和药物耐受机制并制定有效的治疗策略，必须理解癌细胞与血管之间的相互作用。

研究团队开发的ODSEI芯片是一种可将1000个以上的癌细胞团块（肿瘤球体）与血管细胞共同培养并进行分析的装置。

与以往的封闭式系统不同，该芯片采用开放式结构设计，可在特定时间点回收目标球体并进行基因分析。通过这一方式，可以追踪癌细胞在与血管相互作用过程中获得耐药性的全过程。

研究团队利用这项技术研究了乳腺癌治疗药物他莫昔芬耐药产生的过程。通过单细胞RNA测序和蛋白质分析，他们发现了可提高血管药物递送效率的生物标志物IL-8和TIMP-1。

同时还阐明了这些信号分子如何激活癌细胞的生存信号并抑制其对治疗药物的反应，从而使癌细胞表现出药物耐受性的过程。

作为本次研究第一作者参与的Noh Juyoung学生表示：“该芯片采用特殊涂层的双层多孔膜结构设计，在保持开放式结构的同时，也能模拟出与真实人体相似的环境。”癌细胞与血管细胞在物理上彼此分离，但信号分子可以自由往来，从而形成相互影响的结构。此外，各个癌细胞球体被分隔在独立的孔洞（well）中进行培养，因此可以在无相互干扰的情况下，以球体为单位进行独立观察和分析。

Park Minju教授表示：“在精细模拟肿瘤微环境的条件下，研究药物耐受性的有效途径已经打开”，“这一技术有望成为开发患者个体化治疗方案的重要平台。”

本研究在基础科学研究院（IBS）和保健福祉部的支持下开展，研究成果已于4月3日发表在国际权威学术期刊《Advanced Science》上。

由于其创新性和重要性得到认可，该论文被选为卷首封面论文，并入选微流体芯片领域的热点话题。