Fluxion Biosciences首席執(zhí)行官（CEO）Jeff Jensen介紹了微流控技術如何通過與人體生理學相關的細胞模型促進藥物發(fā)現(xiàn)領域的進步。

Fluxion Biosciences是微流控技術的領先制造商，能夠使用與人體生理學相關的細胞模型進行藥物發(fā)現(xiàn)及生命科學研究。據(jù)麥姆斯咨詢報道，其創(chuàng)新解決方案為許多研究領域帶來福音，其中包括篩選靶向離子通道的藥物和開發(fā)用于實體瘤的嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法等。

體外模型是研究疾病及其治療反應的有價值工具，然而，仍需要更多與人體生理學相關的細胞模型，以便更準確地復制人體內部反應。微流控技術可以準確地模擬體內環(huán)境，為基于細胞的藥物篩選提供一項經(jīng)過驗證的技術。

利用微流控技術復制人體生物學

Fluxion Biosciences的產(chǎn)品主要分為三個系列：自動膜片鉗（IonFlux）、細胞分析（BioFlux）和液體活檢（IsoFlux）。所有產(chǎn)品系列的基本概念是能夠在微流控系統(tǒng)中移動、操縱和控制細胞微環(huán)境。

微流控技術通過精確控制細胞微環(huán)境，引入了一種研究藥物與靶點相互作用的新方法。Fluxion Biosciences首席執(zhí)行官Jeff Jensen解釋道：“我們的最終目標是使用微流控模型模擬人體細胞的行為，從而減少對動物實驗的需求。”這與美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）現(xiàn)代化法案2.0相一致，該法案鼓勵開發(fā)替代技術，使用人體來源的細胞改善藥物與靶點之間的相互作用，并使其比傳統(tǒng)動物模型更具相關性和預測性。

Jensen描述了微流控技術的核心部分，并將其等同于計算機芯片的開發(fā)過程。Jensen表示：“從本質上講，我們應用計算機芯片制造工藝來制造具有小通道的微型硅芯片，然后利用這些硅芯片制造微流控‘芯片’。通過這種方法，我們可以同時進行數(shù)百個實驗，而不是每次只做一個，從而實現(xiàn)了‘多路復用’的實驗，同時達到了‘收縮’實驗規(guī)模的目的。這種可擴展性，再加上對細胞微環(huán)境的精確控制，是微流控的真正優(yōu)勢。”

針對不同應用的綜合性微流控產(chǎn)品組合

Fluxion Biosciences的微流控技術憑借其IonFlux、BioFlux和IsoFlux平臺在多個領域具有廣泛的應用，這些領域包括腫瘤學、免疫學、神經(jīng)科學、微生物學和血液學等。

Jensen解釋道：“IonFlux平臺專注于研究離子通道，離子通道是調節(jié)各種細胞功能的關鍵膜蛋白?！彪x子通道是重要的藥物靶點，但必須小心控制調節(jié)度，避免出現(xiàn)脫靶效應，如心率變化。IonFlux可用于研究離子通道的生物學和病理生理學，使制藥公司能夠識別有效調節(jié)離子通道的藥物，這些藥物可以抑制或增強離子通道的活性，以達到不同的目的。Fluxion Biosciences的IonFlux系統(tǒng)重點關注的領域包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）功能疾病、分子遺傳學和細胞電生理學等。Jensen補充道：“這個多功能平臺廣泛應用于從學術實驗室的基礎研究到制藥行業(yè)的高通量初步篩選等領域。”

BioFlux系統(tǒng)是一個專門用于研究在生理性剪切流動下細胞相互作用的平臺。Jensen解釋道：“舉個例子，我們可以制造一個‘動脈芯片（artery-on-a-chip）’，在這個環(huán)境中我們可以復制人體動脈條件，并研究其細胞間的相互作用?！痹撈脚_可以直接利用血液樣本，而且每次實驗只需約100或200微升的少量樣本。這一點非常重要，因為要利用其進行與人體生理學相關的研究，并開發(fā)針對各種病癥（包括動脈粥樣硬化、血栓形成、傳染病和免疫失調）的治療方法。

BioFlux平臺：利用微流控技術推進細胞相互作用的分析

Jensen表示：“第三個平臺IsoFlux針對的是液體活檢，旨在從生物樣本中富集完整的稀有細胞，并為進一步分析做好準備，從而提供一種在分子水平上診斷癌癥而無需進行組織活檢的非侵入性方法。相反，我們利用IsoFlux平臺通過分析患者的血液樣本對其癌癥做出診斷。”這種技術分離并分析由原發(fā)性腫瘤在血液中脫落的循環(huán)腫瘤細胞（CTC），為患者的準確診斷和適當?shù)闹委煕Q策提供分子層面的見解。

利用微流控技術獲取與人體生理學相關的數(shù)據(jù)

許多細胞在受到機械作用時會改變行為。例如，與在培養(yǎng)皿中的靜止狀態(tài)相比，當血液細胞在循環(huán)系統(tǒng)中流動時，其行為會有明顯的不同。Jensen表示：“動態(tài)流動會導致細胞發(fā)生表型行為的變化。因此，為了準確地復制細胞在體內的行為，必須測定該流動能力?！?/p>

過去，研究人員通過將兩塊玻璃或塑料夾在一起，在中間形成通道，來創(chuàng)造宏觀尺度的流動條件。流動的血液或其它細胞流經(jīng)這個通道，可以提供流動著的細胞行為和響應潛在治療處理的信息。

傳統(tǒng)手工制程費時費力，并且產(chǎn)量低，因此Fluxion Biosciences采用類似計算機芯片制造的方案，并將其集成到微流控芯片中，簡化了工作流程并提高了通量。這種以微型化方式同時運行許多實驗的新能力在藥物發(fā)現(xiàn)中具有重要意義，它改變了科學家進行細胞相互作用的研究方式，適用于多種應用。

BioFlux在免疫學、癌癥、CAR-T細胞療法開發(fā)、傳染病、鐮狀細胞病研究和其它各種領域有著廣泛的應用。研究人員利用它來獲得功能上的見解，評估候選藥物的效果并了解它們的療效。

利用BioFlux開發(fā)針對實體瘤的CAR-T細胞療法

在癌癥治療中，包括CAR-T細胞在內的過繼細胞療法已經(jīng)取得了顯著的成果，這些療法主要針對的是血癌。CAR-T細胞是經(jīng)過基因改造的T細胞，其可以改變內源性T細胞的特異性，使T細胞能夠識別、激活并殺死癌細胞。然而，將這些療法應用到實體瘤上卻面臨著特殊的挑戰(zhàn)。在血癌中，CAR-T細胞和癌細胞在血液中很容易接觸，但與血癌不同，要想有效殺死實體腫細胞，需要CAR-T細胞到達腫瘤部位才行。而針對實體瘤，將AR-T細胞運送到免疫抑制的微環(huán)境是一個巨大的挑戰(zhàn)。

BioFlux平臺旨在優(yōu)化針對實體瘤的CAR-T細胞療法的開發(fā)。Jensen解釋說：“盡管人們可以開發(fā)出一種CAR-T方法來證明其能夠殺死癌細胞，但最重要的是要確保CAR-T細胞能夠有效地到達目標部位。通過BioFlux，我們可以模擬這一過程的部分環(huán)節(jié)，研究CAR-T細胞的遷移、與內皮細胞的結合、通過內皮細胞的遷移以及最終與腫瘤的結合?！?/p>

Fluxion Biosciences提供的微流控技術平臺對于研究者在藥物優(yōu)化階段，了解CAR-T方法如何在人體生理學相關背景下發(fā)揮作用非常有益。Jensen補充道：“雖然BioFlux通常不適合進行高通量初級篩選，但我們的用戶使用它來獲得有關CAR-T細胞在復雜環(huán)境中功能和行為的寶貴見解?！?/p>

利用人體生理學相關解決方案推動發(fā)展

Jensen表示：“無論是在基礎研究還是藥物發(fā)現(xiàn)中，一個明顯的趨勢是更多的使用人體生理學相關的細胞模型。Fluxion Biosciences正積極擴展在這一領域的研究，重點關注3D細胞生物學和‘器官芯片（Organs-on-a-chip）’測定?！?D細胞生物學模型正獲得越來越多的支持，以便更準確地復制人體內的環(huán)境及其相互作用行為。這些人體生理學相關的細胞模型對于了解藥物發(fā)現(xiàn)中目標物的真實生物學相互作用機制和潛在毒性至關重要。

Jensen預測，微流控技術不僅在基礎研究和藥物發(fā)現(xiàn)中，而且在診斷和個性化患者治療中都將產(chǎn)生重大影響。Jensen補充說：“作為這一領域的領導者，我們非常高興能夠站在這些令人興奮的進展的前沿。”

利用微流控技術有可能推動生物醫(yī)學領域的變革性進步。這種整合可以加速藥物發(fā)現(xiàn)，并為科學家提供人體生理學相關的細胞模型，同時提高研究的轉化潛力。研究人員利用這些尖端的工具可以更深入地了解人體生物學的復雜性，從而制定更有效的藥物發(fā)現(xiàn)計劃和診斷解決方案。