新型卵巢癌微环境芯片登刊Science，抗血小板药物或将用于抗癌

在癌症生物学和治疗领域的不断发展中，使用微流控芯片模拟肿瘤微环境可以作为癌症患者真实状态的模型，从而能够在对患者实施治疗之前通过模拟找到快捷、正确的治疗方案。然而此前，该类研究往往会忽略血细胞和血管对于肿瘤增殖和转移的促进作用。

目前，一种新型的卵巢癌微环境芯片（OTME-Chip）正在被应用于展示肿瘤的发展机制，包括利用血小板循环来促进其生长以及破坏化疗药物治疗等。该研究成果论文已发表于 Science Advances 杂志上，该团队也于近期向德州农工大学工程实验站提交了专利文件。

根据该论文通讯作者，来自德克萨斯农工大学仿生转化微系统实验室主任兼工程学院和医学系生物医学工程助理教授 Abhishek Jain 博士的介绍，这种微流控芯片将血小板从血管渗入肿瘤的动力学过程实现可视化，从而进行后续分析。基于该模型的研究已经发现了一种抗血小板药物或具有抗癌作用，目前正在针对不同病症开展临床试验。

Jain 表示，利用 OTME-Chip，首次展示出了在血流和血管内皮影响下血小板和肿瘤之间的相互作用。在未来，OTME-Chip 将使药物发现和相关机制研究变得更快、更有效并具有可预测性，另外也将解决在临床前研究中使用大型动物来替代模拟人类生物学机制的问题。

实现“由浅入深”的癌症研究

一些前期的小鼠研究以及临床观察表明，血小板除了具有粘附在血管内壁以帮助止血或预防出血的功能之外，也参与到“激发”肿瘤并帮助转移的过程中。

据文章内容来看，利用 OTME-Chip 的研究建立在临床观察的基础上，血小板通过其表面受体 GPVI 与肿瘤细胞表达的 galectin-3 结合，从而粘附在癌细胞上。然而，有关血小板在肿瘤组织内移动，以及向肿瘤外扩散的过程，其背后的实际机制仍然未知。

Jain 表示，微生理模型为生物系统设计提供了一种“由浅入深”，由观测引入研究的方法，这使得它们特别适合模拟纵向癌症事件和临床前药物发现。

使用高分辨率显微镜观测透明的 OTME-Chip，使得在单细胞和基因水平上观测肿瘤微环境这一过程变得简单易行。相比较而言，过去使用大型动物模型的研究，则需要更复杂的成像工具来观察卵巢。

图丨A.人类肿瘤微环境的概念图：癌细胞与邻近血管相互作用，使其具有渗透性，并将血小板募集到其附近。这些外渗的血小板积极地将其配体与肿瘤表面受体结合并导致肿瘤增殖和化学抗性，该过程或可使用抗血小板药物阻止。B. 包含两个 PDMS 腔体的微型装置：腔体由多孔薄膜隔开，再现肿瘤-血管界面的微结构（左）；OTME-Chip的横截面侧视图（右）。（来源：论文）

由此发展，OTME-Chip 将能够实现多种应用，既可以观察癌细胞与血管和血细胞的不同相互作用，也可以测试新的治疗方法，作为对肿瘤化疗和放疗的补充。

“这种多模式 OTME-Chip 将为医疗保健研究人员提供一个理想的平台，以评估他们的抗癌、血管和血液药物单独或联合人工创造的人类水平的肿瘤微环境。” Jain表示。

而此次选择卵巢癌进行监测尤其具有挑战性。该类肿瘤通常形成于患者组织的深处，很难实时获得肿瘤的特性以及它如何与血细胞相互作用的信息。

助力药物再利用

利用 OTME-Chip，Jain 及其团队成员非常具体地观测到了血小板如何打破血管人体屏障以离开血管，并进入肿瘤的过程。

他说，当引入化疗药物以防止肿瘤扩散时，附近的血小板降低了药物治疗效果。研究团队随后针对抗血小板药物 Revacept（advanceCOR GmbH）进行了试验。

据介绍，Revacept 此前仅应用于动脉粥样硬化和中风的 I 期临床试验，本次该药物首次被用作抗癌药物相关研究。Jain 报告指出，Revacept 与化学疗法联合使用能够显著消退相关肿瘤，其作用不仅在于攻击癌细胞，还改变肿瘤周边微环境，大大降低了肿瘤细胞的增殖和转移。

在此之前，由药物引起的血栓形成风险只能在灵长类动物模型中被观察并展开研究。据此，Jain 预计将有多家开发心血管症状药物的制药公司可能将对 OTME-Chip 产生兴趣，以开发类似药物治疗已知具有血小板相关作用的癌症。

“我们正试图通过这个平台刺激新的临床试验，或者通过模拟令当前的临床试验更加有效，”Jain 说。如果一切顺利，药物 Revacept 有关癌症的临床研究或将于不久后开展，并由卵巢癌研究领域的领导者，安德森癌症中心妇科肿瘤学和癌症生物学系转化研究教授和副主席 Anil Sood 领导。

当前的 OTME-Chip 可以运行两到三周，Jain 表示，其团队正在努力延长这些芯片的使用寿命，以便利用其进行更长期的药代动力学和药效学研究。

参考资料：

https://www.bio-itworld.com/news/2021/08/17/ovarian-cancer-chip-model-reveals-drug-repurposing-opportunities

https://advances.sciencemag.org/content/7/30/eabg5283

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