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片上器官的新概念可能有助于研究癌症转移

2019-05-09 12:41:44 医疗快讯149℃

  片上器官的新概念可能有助于研究癌症转移

  2014年6月23日

  片上器官概念的最新发展开启了在不使用患者或动物测试的情况下逼真地研究人体器官的可能性。 6月20日在埃因霍温科技大学(TU / e)举行就职讲座的Jaap den Toonder教授甚至更进了一步:他打算制造多个“器官”通过“血管”连接的微系统。例如,这将允许精确调查癌症如何传播。这最终可能使医疗药物的开发更便宜,更快捷。 TU / e正在启动一个特殊的微加工实验室,以开发所需的技术。

  乳腺癌通常扩散到骨髓,大脑或肺部。但很难确切地了解这个过程是如何工作的 - 它不能直接在人体中观察到。这正是微系统教授Jaap den Toonder希望与其他荷兰研究所一起帮助回答的问题。 Den Toonder从一开始就参与芯片器官的开发,以及其他研究人员,包括哈佛大学Wyss研究所的Donald Ingber。

  转移

  TU / e教授正致力于开发一种微系统,其中不同的器官被称为“片上器官”,由“血管”系统连接。乳房组织样本包含原发肿瘤。由于微系统完全透明,研究人员可以高度准确地看到癌细胞如何以及何时向其他器官传播或转移。有关此方法的效果,请参阅此视频:https://www.youtube.com/watch?v = DOvDMut0Vx4

  芯片上的各个器官是微小的培养的活组织,具有人造血液供应。目的是允许研究组织,例如研究疾病如何发展或组织如何响应药物。然而,疾病和药物通常涉及多个器官之间的相互作用。一个典型的例子是肝脏中不同药物之间的相互作用,通过这种药物可以产生对其他器官有毒的物质。这是从芯片上的一个器官移动到具有多个器官的微系统的原因。微系统通常测量几厘米并且包含通道和微室的网络,其尺寸在1到100微米之间变化。

  没有动物测试

  这种系统可以帮助大大降低开发医疗药物的成本。现在通常在培养皿中对人体细胞进行测试,但这些测试不能提供真实的自然环境。此外,还进行了动物试验,但这些试验通常与人类的反应不同。此外,在动物试验中,不可能实时观察到发生了什么。并且事实上药物不能按预期工作通常直到它实际上在人体上进行测试才被发现,到那时可能已经完成了许多昂贵的工作。通过在芯片上使用具有器官的微系统,研究人员将在不久的将来能够更快速和逼真地执行测试,而无需使用动物或人体测试对象。 Den Toonder认为,第一批应用程序将在四到八年内投入使用。

  相关故事药物组合可能成为转移性肾癌的一线治疗新软件在预测卵巢癌的预后方面发现有四倍的优势。美国科学院的研究人员发现了一类抗癌药物的新机制微系统需要提供一种环境。 Den Toonder解释说,人体能够确保测试结果的有效性。细胞环境必须例如产生正确的生物活性信号,因此细胞显示真实(病理)生理行为。

   而且,环境的变形和刚性非常重要。 “有强烈的迹象表明,增加的环境刚性会使癌细胞触发侵入,这是转移的第一阶段。”

  没有昂贵的洁净室

  为了制造微系统,Den Toonder使用了一种源自半导体芯片生产的技术:光刻技术。他将此称为“日常光刻”,因为最小尺寸远大于微芯片生产中的尺寸。 “我们的最小尺寸为1至10微米。在这种规模下,您不需要昂贵的洁净室,我们也不需要使用比这更小的尺寸。我们工作的最小规模是红细胞和微尺寸血管,它们是几微米的量级。此外,这种狭窄容器中的流体流动根据定义是层流的,因此可以容易地监测。

  TU / e将在不久的将来建立一个“微生物实验室”,专门用于开发微系统和研究这些系统。 700平方米的实验室将成为荷兰同类设备中最好的,并且投资额超过一百万欧元。

  资料来源:埃因霍温科技大学

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