體外實(shí)體瘤模型是癌癥研究和藥物篩選的重要工具。多細(xì)胞腫瘤球狀體（MCTS）是一種具有生理相關(guān)性的三維細(xì)胞培養(yǎng)模型，表現(xiàn)出類似實(shí)體瘤的結(jié)構(gòu)、代謝和耐藥性特征。為了推動(dòng)其在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用，具備高通量、廣泛的細(xì)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(tuán)隊(duì)提出了一種新型的多細(xì)胞腫瘤球狀體制備方法，利用微流控液滴技術(shù)和細(xì)胞膜工程技術(shù)對(duì)制造過程進(jìn)行嚴(yán)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(huì)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(shí)現(xiàn)快速的細(xì)胞聚集，同時(shí)利用液滴微流控技術(shù)構(gòu)建均勻的載細(xì)胞微膠囊。通過流速控制可以精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)微膠囊以及細(xì)胞聚集體的大小，進(jìn)而對(duì)MCTS的尺寸和成分進(jìn)行調(diào)節(jié)。

研究表明，通過細(xì)胞膜上的生物素和鏈霉親和素修飾提供的平均化的細(xì)胞黏附力，能夠提供更高的早期細(xì)胞活性，并促進(jìn)多種不同種類的癌細(xì)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(xì)胞比例的，且細(xì)胞分布和組成均勻的復(fù)合載細(xì)胞微膠囊，進(jìn)而形成具有質(zhì)量一致性的復(fù)合MCTS。

對(duì)生產(chǎn)的MCTS進(jìn)行了代謝水平和耐藥性的表征。結(jié)果表明，與成纖維細(xì)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(dú)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(duì)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(xì)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(shí)體瘤模型提供了基礎(chǔ)。

審核編輯：劉清