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《第二届临床中药学大会论文集》2018年
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基于肝脏代谢的高通量三维抗癌活性成分筛选仿生器官芯片构建

侯宇  艾晓妮  姜勇  
【摘要】:癌症是当今危害人类健康的主要疾病。在中国,癌症的发生率正在快速上升,并已成为致死率最高的疾病之一。因此,寻找有效的抗肿瘤药物成为国内外新药研发热点。常规的体外筛选体系由于没有考虑到药物在体内的代谢过程及其肿瘤微环境的影响,而使得体外发现的活性化合物进入体内常常没效;采用动物体内筛选又耗时、耗力,难以高效开展,因此迫切需要建立能够同时反映化合物在体内代谢及对肿瘤细胞微环境影响的仿生模型。器官芯片技术是生物技术领域的一门新兴前沿技术,其为一种利用微加工技术构建器官生理微系统的技术,可以反映出组织器官的主要结构和功能特征。器官芯片技术在实现体外构建肝细胞三维仿生培养模型方面具有独特优势。我们开发了一种基于肝脏代谢高通量三维抗癌活性成分筛选仿生器官芯片,将三维仿生细胞培养与高通量药物筛选相结合构建肝细胞体外代谢和抗肿瘤活性筛选模型,用于基于代谢原理的抗肿瘤药物活性筛选研究。该芯片由四层构成,从下至上分别为底板、细胞培养槽、储液槽和聚二甲基硅氧烷(PDMS)小柱。细胞培养槽用于固定三维培养的仿生肝脏微组织;储液槽用于储备培养基或药物;PDMS小柱用于固定三维培养的仿生肿瘤微组织。我们对该三维仿生肝脏-肿瘤器官模型的构建参数进行了优化,包括细胞组成、细胞数、培养时间等,同时考察了与肝脏器官的生物学功能有关的指标,如尿素和白蛋白的合成能力、代谢酶的表达等。此外,我们以卡培他滨为工具药,研究了该前药经肝脏微组织作为代谢单元的代谢过程及其对三维培养的肿瘤微组织的杀伤作用。结果表明,本研究构建的高通量三维仿生肝脏微组织和肿瘤微组织的器官芯片,可真实模拟药物在体内的代谢过程及其对肿瘤细胞的影响,可为大规模基于体内过程的抗肿瘤药物筛选提供理想的方法学平台,具有广泛的应用前景。

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