體外實體瘤模型是癌癥研究和藥物篩選的重要工具。多細胞腫瘤球狀體（MCTS）是一種具有生理相關(guān)性的三維細胞培養(yǎng)模型，表現(xiàn)出類似實體瘤的結(jié)構(gòu)、代謝和耐藥性特征。為了推動其在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用，具備高通量、廣泛的細胞種類適用性、批次間一致性、以及構(gòu)建復(fù)雜球體能力的MCTS制造技術(shù)尚有待開發(fā)。

近日，清華大學(xué)林金明研究團隊提出了一種新型的多細胞腫瘤球狀體制備方法，利用微流控液滴技術(shù)和細胞膜工程技術(shù)對制造過程進行嚴格控制，制造了具有高度批次間一致性的、可定制的腫瘤模型。該成果以“Multidimensional controllable fabrication of tumor spheroids based on a microfluidic device”為題，發(fā)表在英國皇家化學(xué)會期刊Lab on a Chip上。

該工作通過生物素和鏈霉親和之間的化學(xué)相互作用在微流控芯片內(nèi)實現(xiàn)快速的細胞聚集，同時利用液滴微流控技術(shù)構(gòu)建均勻的載細胞微膠囊。通過流速控制可以精準的調(diào)節(jié)微膠囊以及細胞聚集體的大小，進而對MCTS的尺寸和成分進行調(diào)節(jié)。

研究表明，通過細胞膜上的生物素和鏈霉親和素修飾提供的平均化的細胞黏附力，能夠提供更高的早期細胞活性，并促進多種不同種類的癌細胞 （HCT116、HepG2、A549）以及不同大小的MCTS在趨近的生長周期形成。也可以獲得設(shè)定細胞比例的，且細胞分布和組成均勻的復(fù)合載細胞微膠囊，進而形成具有質(zhì)量一致性的復(fù)合MCTS。

對生產(chǎn)的MCTS進行了代謝水平和耐藥性的表征。結(jié)果表明，與成纖維細胞NIH3T3共培養(yǎng)的HCT116結(jié)腸癌腫瘤模型在5天的培養(yǎng)內(nèi)所分泌的血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）持續(xù)高于單獨培養(yǎng)的結(jié)腸癌腫瘤模型。此外，完整性和組成不同的MCTS對于化療藥物5-氟尿嘧啶（5-FU）有所不同。其中，完整性更高的和共培養(yǎng)的結(jié)腸癌模型表現(xiàn)出更高的5-FU耐藥性。

綜上所述，這種具有高通量、細胞種類通用性和可調(diào)節(jié)的MCTS制造技術(shù)為癌癥研究和藥物篩選中產(chǎn)生一致的和可定制的實體瘤模型提供了基礎(chǔ)。

審核編輯：劉清