微(wei)流體(ti)芯(xin)片技(ji)術(shu)的應用

        微(wei)流(liu)控技(ji)術(shu)問世(shi)至今有(you)近30年歷(li)史,但其發展(zhan)迅猛(meng),被稱(cheng)為(wei)下壹(yi)代醫療(liao)診斷(duan)"顛覆性技(ji)術(shu)".

        通過利用微(wei)流(liu)體(ti)芯(xin)片進行的(de)研(yan)究(jiu)壹(yi)直都(dou)在不(bu)斷(duan)進行(xing)中,近(jin)日壹項(xiang)關於(yu)乳腺癌細(xi)胞轉(zhuan)移相關(guan)的(de)研(yan)究(jiu)就用到(dao)該技(ji)術(shu).來自密西(xi)根大(da)學(xue)安(an)娜堡(bao)分(fen)校(xiao)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員利用新(xin)開(kai)發的高通(tong)量(liang)微(wei)流(liu)體(ti)芯(xin)片,發現(xian)了(le)轉(zhuan)移性乳腺癌細(xi)胞的重(zhong)要特(te)性之壹 — 吞噬(shi)間充質(zhi)幹(gan)細(xi)胞 (MSC).該研(yan)究(jiu)指出癌細(xi)胞通過吞噬(shi)MSC,增(zeng)強(qiang)了(le)自身(shen)侵(qin)襲(xi)性,讓癌癥迅速(su)發展(zhan)擴(kuo)散(san).研(yan)究(jiu)認(ren)為(wei)阻止(zhi)乳腺(xian)癌細(xi)胞系的(de)吞噬(shi)行為(wei),有(you)望成為(wei)遏(e)制乳腺癌轉(zhuan)移的(de)新方向,而相關(guan)的(de)基因(yin)和(he)分(fen)子(zi)也是乳腺癌診(zhen)斷(duan)治療(liao)的潛(qian)在靶點(dian),這將(jiang)是(shi)為(wei)諸多(duo)患者(zhe)帶來新(xin)的(de)希(xi)望.另外(wai),我們(men)對(dui)關於(yu)微流體(ti)芯(xin)片的應用作壹個(ge)簡單(dan)介紹(shao).

        細(xi)胞分(fen)選(xuan)

        通(tong)過不(bu)同的分(fen)選(xuan)原(yuan)理(li),微(wei)流(liu)控芯(xin)片可(ke)實(shi)現(xian)對(dui)不(bu)同細(xi)胞的分(fen)離(li).以(yi)循環腫(zhong)瘤細(xi)胞(CTCs)為(wei)例,該細(xi)胞主要(yao)來自腫(zhong)瘤組織(zhi)自發脫落(luo)的(de)外周血液中,其(qi)對(dui)惡性腫(zhong)瘤傳播(bo)轉(zhuan)移具(ju)有(you)重要(yao)影(ying)響,已(yi)逐(zhu)漸(jian)被(bei)認(ren)為(wei)是腫(zhong)瘤遠處(chu)轉(zhuan)移的(de)標誌.對(dui)外周(zhou)血中極(ji)微量(liang)的(de)具(ju)有(you)特異性、敏感性的CTCs進行分(fen)選(xuan)、富集及(ji)檢測(ce),不(bu)僅有(you)利於(yu)腫(zhong)瘤的早(zao)期診斷(duan)、療效(xiao)評價及(ji)復(fu)發轉(zhuan)移監(jian)控,還(hai)可(ke)以(yi)為(wei)後續的CTCs鑒(jian)定和(he)下(xia)遊單細(xi)胞基因(yin)組和(he)轉(zhuan)錄組測(ce)序(xu)提供(gong)良好(hao)基(ji)礎(chu),為(wei)腫(zhong)瘤靶向(xiang)治療提供(gong)新(xin)策(ce)略,在臨床(chuang)上(shang)個性化醫療等(deng)領域有(you)重要(yao)意義.

        微(wei)流控(kong)技(ji)術(shu)可(ke)在微米(mi)尺(chi)度(du)下整(zheng)合(he)物(wu)理(li)、化(hua)學(xue)及(ji)生物(wu)學(xue)方法,實(shi)現(xian)對(dui)微量(liang)CTCs的高通(tong)量(liang)、高效(xiao)率以及(ji)低(di)成本(ben)分(fen)選(xuan)富集,該技(ji)術(shu)發展(zhan)迅速(su)並已(yi)被(bei)廣(guang)泛研(yan)究(jiu)應(ying)用.Fluxion Biosciences新(xin)開(kai)發的微(wei)流(liu)體(ti)平臺IsoFlux使(shi)用微(wei)流(liu)體(ti)通道(dao)確保將(jiang)磁性顆粒標記的CTCs充分(fen)可(ke)靠(kao)地(di)暴露(lu)於(yu)密集且(qie)強(qiang)度(du)均勻(yun)的磁場中,以(yi)實(shi)現(xian)高效(xiao)的細(xi)胞富集回(hui)收(shou).

藥物篩選(xuan)

        藥物篩選(xuan)是(shi)現(xian)代藥物開發流程(cheng)中測(ce)試(shi)和(he)獲取特定(ding)生(sheng)理(li)活(huo)性化合物的(de)壹(yi)個(ge)步驟(zhou).微(wei)流控芯(xin)片技(ji)術(shu)由於(yu)具(ju)有(you)樣品消(xiao)耗量小(xiao)、速度(du)快(kuai)、柱(zhu)效(xiao)高以(yi)及(ji)所用溶(rong)液體(ti)系較(jiao)接近(jin)生物體(ti)液組成(cheng)等(deng)特點(dian),已(yi)經成(cheng)為(wei)壹種(zhong)非(fei)常具(ju)有(you)潛(qian)力的(de)藥物及(ji)先(xian)導化(hua)合物(wu)的(de)高效(xiao)篩選(xuan)工(gong)具(ju).

        微(wei)流控(kong)芯(xin)片可(ke)以(yi)集(ji)成256個或(huo)者(zhe)細(xi)胞培養腔微陣(zhen)列(lie),改(gai)變細(xi)胞常規培養方法,實(shi)現(xian)細(xi)胞藥物篩選(xuan)的(de)高通(tong)量(liang)化(hua);芯(xin)片微納升(sheng)級體(ti)積大大減少(shao)了(le)試(shi)劑(ji)消(xiao)耗量,減低(di)藥物篩選(xuan)成(cheng)本(ben);微流控(kong)芯(xin)片設計(ji)的二(er)維結構(gou)或(huo)者(zhe)三(san)維微結構(gou)區(qu)域可(ke)產生低(di)剪切力,在腔室(shi)內(nei)形成(cheng)濃度(du)梯度(du),進而對(dui)藥物進行毒(du)性分(fen)析(xi);微(wei)流控(kong)芯(xin)片集成化(hua)非(fei)常明顯(xian),將(jiang)藥物的合成分(fen)離(li)富集、實(shi)驗(yan)細(xi)胞培養、藥物效(xiao)果檢測等(deng)多個(ge)步驟(zhou)集(ji)成於(yu)壹張芯(xin)片,實(shi)現(xian)了(le)藥物篩選(xuan)的(de)自動化分(fen)析(xi).

器(qi)官集成(cheng)芯(xin)片與器(qi)官仿生

        生物組織(zhi)、器(qi)官的體(ti)外模(mo)型是揭示(shi)人(ren)類(lei)生理(li)和(he)病(bing)理(li)的(de)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)工(gong)具(ju).而(er)基於(yu)微流控(kong)芯(xin)片的器官模(mo)型通過特(te)定(ding)方式將(jiang)細(xi)胞培養或組裝到(dao)微(wei)流控(kong)芯(xin)片中,根(gen)據(ju)生物(wu)體(ti)中的(de)器(qi)官結構(gou)在體(ti)外對(dui)其進(jin)行重建,用以(yi)研(yan)究(jiu)特(te)定(ding)環境下(xia)器官的生(sheng)理(li)機(ji)能和(he)構(gou)建(jian)體(ti)外的(de)特異性疾病模(mo)型.這種技(ji)術(shu)對(dui)於(yu)藥物毒(du)性和(he)藥效(xiao)的預測(ce)比常規體(ti)外模(mo)型更有(you)潛(qian)力,它(ta)能(neng)夠提供(gong)對(dui)於(yu)組織(zhi)乃(nai)至(zhi)器(qi)官水平的(de)作用機(ji)制的深(shen)入了解(jie),能應用於(yu)藥物的吸(xi)收、分(fen)布、代謝(xie)和(he)排泄(xie)的(de)預測(ce)以及(ji)藥物毒(du)性的研(yan)究(jiu).

        以(yi)微(wei)流控技(ji)術(shu)在神經系(xi)統(tong)疾(ji)病中的(de)研(yan)究(jiu)應(ying)用為(wei)例,在過去(qu)的(de)研(yan)究(jiu)中,動(dong)物(wu)模(mo)型通常被用於(yu)腦(nao)部(bu)結構(gou)及(ji)其相關(guan)疾(ji)病的(de)模(mo)擬(ni),但是這種方法價(jia)格昂貴(gui)、效(xiao)率低(di)、實(shi)驗(yan)復(fu)雜以及(ji)耗時多(duo),嚴重限制了神經疾(ji)病(bing)研(yan)究(jiu)的(de)發展(zhan).近年來(lai),利用微(wei)流(liu)控芯(xin)片技(ji)術(shu)已(yi)經能(neng)夠(gou)在體(ti)外很(hen)好(hao)地(di)模(mo)擬(ni)中樞(shu)神(shen)經系(xi)統(tong) (CNS),建(jian)立(li)疾(ji)病模(mo)型,進而(er)讓(rang)我們(men)對(dui)神經性疾病,如(ru)阿(e)爾茲海默病(bing)、帕金(jin)森病(bing)等(deng)的研(yan)究(jiu)有(you)更深(shen)入的了(le)解(jie).