肺癌是全球范围内发病率和死亡率均居位的恶性肿瘤, 具有显著的个体化特征和遗传异质性. 无疑, 以患者为中心的个性化药物筛选和新药研发对提高总体生存率至关重要. 近年来, 由于类器官模型具有培养周期短、操作便捷和拟合度高等优势, 能够真实保留患者肿瘤的遗传信息, 在模型构建和个性化药物筛选中扮演着越来越重要的角色. 然而, 传统类器官稳定性差、肿瘤微环境单一、通量低等固有缺陷限制了其进一步的临床转化与应用. ELVEFLOW基于微流控技术的类器官芯片是类器官在生物技术维度的延伸, 可以实现对理化环境因素的控制、高度模拟肿瘤微环境、显著提高药物筛选通量, 有效弥补了传统类器官培养技术的不足, 开启了肿瘤个体化治疗新纪元. 本文总结了ELVELFOW微流控类器官芯片作为个性化药物筛选模型的优势特征, 并结合在肺癌研究中的进展, 探讨了类器官芯片在肺癌治疗中的转化价值和未来的发展方向.

基于微流控技术的类器官芯片临床模型具有已下显著优势

1、 提高类器官的稳定性

2、 高度模拟肿瘤微环境

3、 动态监测药物反应

4、 实现高通量药物筛选

类器官芯片在肺癌治疗中的研究进展

有研究利用手术切除的肺癌组织在已成功构建的类器官芯片上进行了PDOs的全基因序列分析。结果显示, 肺癌PDOs与标本切片之间有90%的体细胞变异是一致的, 这为肺癌的个体化治疗提供了依据。

美国食品药品监督管理局(Food ａnd Drug Admin-istration, FDA)在2021年初发布了一份白皮书, 表明了其对类器官芯片在新药研发的积态度, 希望通过建立标准化的模型平台, 逐步减少或替代动物模型, 并利用类器官芯片来填补各种疾病/生理模型的空白. 特别是微流控技术使类器官在结构和功能上与患者体内更为贴近, 不仅为研究疾病表现的个体差异提供了可能,高通量筛药和动态检测方法也为疾病机制研究和药物评价等应用域提供了更加可靠的体外模型.

法国Elveflow 注于微流控仪器及系统的开发制造，以多通道的OB1 压力控制器为主要设备，结合MFS 流量传感器，MPS 压力传感器，MUX recirculation 循环阀，MUX distribution 分配阀等构建成套的微流控应用系统，其中微流控动态细胞培养系统及微流控细胞灌注培养系统用于是用于细胞培养的微流控系统。

微流控细胞培养是采用微流控系统在微流控芯片中进行的动态细胞培养，微流控细胞培养芯片的尺寸适合细胞的尺寸，因此被用于动态细胞培养中。微流控细胞培养的关键能够模拟细胞微环境，采用微流控进行细胞培养的优势有增加系微环境的生理相关性，将尺度缩小到组织的规模，创建复杂的共培养体系，施加动力和机械力，增加组织界面的模拟水平，减少药物测试的动物实验模型，模拟血液、淋巴和间质液体的流动等。

法国Elveflow采用微流控系统进行细胞培养的应用案例有：

w 微流控芯片上的细胞相互作用研究

w 采用微流控系统进行研究细菌对压力和环境变化的适应性

w 采用微流控循环阀进行细胞培养的培养基的再循环

w 动态细胞培中细胞培养的循环

w 如何在微流控芯片中进行动态细胞培养的细胞染色

w 微流控动态细胞培养中细胞培养基灌注

w 微流控动态细胞培养中自动化细胞接种

w 微流控心肌细胞培养模型

w 采用微流控细胞培养灌注系统进行快速细胞培养基的切换

w 用于微流控qPCR的荧光读取

w 采用微流控系统进行循环肿瘤细胞的捕获

w 微流控芯片上活细胞检测

w 采用微流控压力泵进行弱蛋白结合的定量

https://www.elveflow.com/microfluidic-application-notes/microfluidic-cell-culture/ 

微流细胞培养中采用的OB1 多通道压力泵的参数：

OB1 微流控压力和流量控制器可以选择1-4个通道或者更多通道，每个通道的压力和真空范围可选，5个可选的范围为：0-200mbar, 0-2000mbar, 0-8000mbar, -900-1000mbar, -900mbar-6000mbar. 具有模块化，可升的特点，采用Elveflow ESI 软件进行控制。

OB1 微流控压力和流量控制器的性能参数：

w 压力稳定性0.005% FS

w 相应时间9ms

w 压力分辨率0.003%FS

w 稳定时间低于35ms

OB1 微流控压力和流量控制器可用于数字微流控，流动化学&聚合物合成，细胞培养中的细胞灌注，细胞培养液的顺序注射，单液滴测序，RNA 测序，芯片实验室，器官芯片等应用。

原创作者：赫尔纳贸易（大连）有限公司