改进的用于精密医学的脑芯片

休斯敦大学的Akay实验室生物医学研究小组报告说，他们先前在实验室中开发的微流体脑癌芯片得到了改进。新芯片允许多次同时给药，并对胶质母细胞瘤(GBM)患者(最常见的恶性脑肿瘤)进行大规模的药物反应平行测试，占所有病例的50%。GBM患者的五年生存率仅为5.6%。

“新芯片产生肿瘤球体或簇，并提供对这些GBM肿瘤细胞对各种浓度和药物组合的反应的大规模评估。该平台可以优化使用来自GBM患者的稀有肿瘤样品，以提供有价值的有关肿瘤生长和对药物疗法的反应的见解”，生物医学工程系主任教授兼系主任John S. Dunn的Metin Akay报道。该论文发表在IEEE医药与生物学工程学会的医学与生物学工程学开放期刊的创刊号上。

快速评估一种癌症药物有效性的能力将是对典型癌症方案的显着改善，在典型的癌症方案中，先给予化学疗法的药物，然后进行几个月的测试，如果第一种药物无效，则患者应改用另一种药物。新设备可以在短短两周内确定最佳药物组合。“当我们告诉医生患者需要某种药物的组合以及每种药物的确切比例时，这就是精密药物。”

Akay的团队进行了一份肿瘤活检，对其进行了培养并将其放入芯片中。然后，他们将化学疗法药物添加到芯片的微阀中，以确定可以杀死最多肿瘤细胞的最佳药物组合和特定比例。

该小组在体外培养了来自GBM细胞系以及患者来源的GBM细胞的3D肿瘤球体或簇，并研究了替莫唑胺和核因子-κB抑制剂组合对肿瘤生长的影响。

“我们的研究表明，这些药物组合使用时，具有抑制球状体形成的协同作用，并表明该脑癌芯片能够在体外对3D癌症肿瘤进行大规模，廉价且样品有效的药物筛选。此外，该平台还可以应用于相关的组织工程药物筛选研究。”助理教授Yasmine Akay说。她与研究助理教授Naze Gul Avci和博士后研究员Hui Xia一起加入了团队。这些组织样本是由项目合作者Jay-Jiguang Zhu医学博士提供的，该医学博士是UT Health麦戈文医学院的神经肿瘤学主任。

为了最大程度地减少体外样品丢失，该团队通过添加额外的层流分布层来改善其现有的脑癌芯片系统，从而减少了细胞接种过程中的样品丢失并防止了球体的逸出。这允许球体在整个芯片中均匀地形成，以便在每个球体之间进行一致的药物测试。