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。這項創(chuàng)新研究旨在幫助科學家在患者服用藥物之前測試其對不同藥物組合的反應，從而實現(xiàn)個性化治療。

△IITH創(chuàng)建的3D打印微流體裝置

技術研發(fā)背景

隨著微流體技術在癌癥藥物篩選中的應用不斷增長，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雜、缺乏腫瘤祖細胞、臨床相關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)口腔癌細胞的理想材料之一。研究團隊從三名患者的活檢樣本中分離出腫瘤干細胞樣細胞，并在微流體裝置中培養(yǎng)形成球體。這些自聚集的癌細胞球體能夠更真實地模擬體內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)絡結構，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的三種口腔癌藥物的七種組合。研究結果表明，腫瘤的分化狀態(tài)對治療反應有顯著影響，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對所有藥物組合表現(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。這一發(fā)現(xiàn)強調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果，但尚未測試影響藥物反應的其它細胞類型，且未調查藥物在腫瘤球體中的吸收情況。因此，科學家們計劃通過進一步的研究和更復雜模型的開發(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的驗證提供了更堅實的基礎，還能夠有效捕捉患者之間的腫瘤異質性。這種設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報告密切相關，為口腔癌治療的研究進展奠定了基礎。