晶片上可以模擬腫瘤環境

如果我們吃下去的藥物,都可以所謂直達標地做治療,那必定可以少受很多苦,早日康復。藥物消除癌症腫瘤,就是ㄧ個例子。科學家希望患者服用的藥物可以直達腫瘤,進入腫瘤破壞細胞,但是這個過程,健康的細胞,得以完整保留,不受傷害。這要怎麼做呢?首先,我們要先了解腫瘤組織和健康組織之間的環境,然後針對兩者個差異,設計藥物或者奈米顆粒,來治療腫療。

標靶藥物設計

試想,如果有一種奈米顆粒小到可以進入腫瘤週圍的血管孔洞,但是又相對大到無法進入健康組織,就是ㄧ種完美的標靶藥物設計。組成健康血管的內皮細胞,有規則,彼此連結的空隙很小。反之,腫瘤週圍的內皮細胞,狀不規則,畸形,細胞之間孔隙大。只要可以設計出合適大小的奈米顆粒藥物,是不是就可以直接治療腫瘤,而不影像健康組織。

不過也不是這麼簡單,腫瘤組織內有一種組織間的流體,這種流體導致腫瘤內的壓力較健康組織大。同時,這樣較大的壓力,會排擠治療腫瘤的藥物或者攝影用的藥劑,讓他們不能順利進入腫瘤。這樣的狀況下,通常只有一小部份的藥物,可以順利進入腫瘤。

在晶片上模擬腫瘤環境

現在,新的研究發明了一種晶片,稱做tumor-microenvironment-on-chip(T-MOC),腫瘤微環境晶片。這種晶片,可以模擬腫瘤週圍複雜的的微細環境,提供奈米顆粒進入這個環境的資訊。有了這些資訊,就可以更確切的設計合式的標靶治療方法。 T-MOC晶片的大小,約4.5公分正方,內有微流體的管道可以培養腫瘤細胞和內皮細胞。這個晶片上,同時也有細胞外組織,像是在生物組織細胞中可見的海綿組織,膠質材料用來支撐組織。

這個晶片的開發,在舊的實驗方法之外,另一種實驗方法。過去,在培養皿上做癌症細胞的實驗,無法考慮到腫瘤週圍的複雜環境,即使是動物實驗,也沒有辦法精準的顯示出奈米藥物在人體真實的狀況。然而,T-MOC系統有很大的機會可以模擬人體的癌症。

未來更精確的應用

研究員已經利用這套系統,對人類乳癌和內皮細胞做研究,了解奈米藥物如何進入腫瘤做破壞。未來,這套系統會朝像做更多抗癌藥物的研究。甚至,可以自病患身上取出癌細胞,放在這個晶片上生長,然後量測特定藥物對這項癌細胞的效果。

文章參考:Purdue University ; 圖片來源:D-Lab CC Licensed。



作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。