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休士顿大学强化微流体脑瘤芯片 供肿瘤发展洞见

休士顿大学的微流体脑瘤芯片可大幅缩短取得GBM化疗药物与剂量最佳组合的时间。休士顿大学

神经胶质母细胞瘤(GBM)是最常见的恶性脑瘤,约占一半的病例数且病患的5年存活率仅5.6%,一般化疗药物需数月疗程才能判断是否见效,恐延误时机,美国休士顿大学(University of Houston)开发的微流体(Microfluidic)脑瘤芯片推出强化版,可在1~2周内提供最佳解方。

根据University of Houston报导,休士顿大学Akay Biomedical Engineering Lab的研究团队开发的强化版微流体脑瘤芯片,能善用GBM细胞肿瘤球(Spheroid)或丛集(Cluster),以支持大规模、同时并行测试GBM细胞对各种药物组合与剂量的反应,可大幅缩短取得GBM化疗药物与剂量正确且最佳化组合的时间。

一般癌症治疗程序而言,病患服用医师处方的化疗药物后需要数个月的观察,若疗效不佳就要改用其它药物。休士顿大学的微流体脑瘤芯片可在1~2周内,将对病患疗效最佳的药物与剂量比例组合提供给医师,能快速评估癌症药物的有效性有助于显著改善疗程,这正是精准医学(Precision Medicine)的效益。

休士顿大学研究团队的强化版微流体脑瘤芯片,透过额外增加的层流(Laminar Flow)分送层(Distribution Layer)来善用体外培养的宝贵样本,可将细胞播种(Cell Seeding)时的样本损耗降至最低,并避免肿瘤球渗漏,让独立的肿瘤球能均匀地在整个芯片上形成,以确保进行药物测试时肿瘤球的一致性。

休士顿大学的研究团队首先取得肿瘤活体组织切片,经过培养后输入微流体脑瘤芯片,接著将化疗药物输入芯片的微阀门(Microvalve),以找出能杀死最多肿瘤细胞的最佳药物与剂量组合。微流体脑瘤芯片可针对体外培养的3D癌症肿瘤进行大规模、低成本、有效运用样本的药物筛检作业,因此还能用于相关的组织工程(Tissue Engineering)药物筛检研究。

休士顿大学的研究团队运用GBM细胞系与取自病患的GBM细胞,在体外培养3D肿瘤球或肿瘤丛集,接著测试口服化疗药物Temozolomide与核因子κB(nuclear factor-κB;NF-κB)抑制剂(Inhibitor)的组合对肿瘤增生的影响与疗效,研究显示正确运用这些药物的组合与剂量,对于抑制GBM肿瘤球的形成具有综效。

休士顿大学的微流体脑瘤芯片可最佳化运用从GBM患者取得的稀有肿瘤样本,以提供关于肿瘤成长与对药物治疗反应的宝贵见解,研究论文于2019年12月30日发表在IEEE Engineering in Medicine & Biology Society的Open Journal of Engineering in Medicine and Biology期刊创刊号。


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