《Science Adv.》胶原蛋白水凝胶微环境芯片

【摘要】

血小板从循环中渗入肿瘤微环境，促进转移，并赋予几种癌症对化疗的抵抗力。因此，用有效且无毒的抗血小板药物联合抗癌药物来阻止肿瘤-血小板串扰可能是一种有效的癌症治疗策略。为了测试这个概念，德克萨斯农工大学Abhishek Jain教授团队创建了一个卵巢肿瘤微环境芯片 (OTME-Chip)，它由一个血小板灌注的肿瘤微环境组成，它概括了血小板外渗及其后果。

相关论文以题为Human tumor microenvironment chip evaluates the consequences of platelet extravasation and combinatorial antitumor-antiplatelet therapy in ovarian cancer发表在《Science Advance》上。

【图文解析】

OTME-Chip的形成

团队受到启发设计了一个器官芯片微流体平台，作为肿瘤微环境的 3D 器官模拟体外模型，与血管和血小板流动相连接（图 1A）。保留了他们最近发布的 OvCa-Chip 现有平台的一些元素，这是一种双腔器官芯片技术，由与 3D 内皮血管共培养的癌细胞组成，由基质涂层的聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 膜隔开。详情参见材料和方法）——但为了能够对癌症进展进行纵向研究并分析外渗血小板对癌细胞增殖和侵袭性的影响，我们通过添加两个相邻的 ECM 室，完全重新设计了设备的顶部肿瘤室，由一个侧面的 PDMS 微柱阵列（图 1B）。

图1 OTME-Chip的微工程。

这种生物系统设计策略，现在称为 OTME-Chip，受到不同的器官芯片技术的启发，该技术通过人工创建的 ECM 模拟材料模拟结直肠癌细胞和乳腺癌细胞的转移侵袭性。这种设计不允许血液灌注或对癌细胞、血管细胞和血液成分之间的相互作用进行密切分析。然而，在 OTME-Chip 中，OvCa-Chip 与这种支柱结构设计的融合为团队提供了第一个机会来研究流动下的关键血小板-癌细胞相互作用，同时仍然保持该技术相对简单且易于适应。首先，团队通过注射由 I 型胶原蛋白制成的预凝胶溶液建立 ECM 隔室，并孵育芯片以形成受微柱限制的半固体水凝胶。接下来，用人卵巢微血管内皮细胞 (HOMECs) 接种装置的下腔室，以形成完整的 3D 血管腔。

参考文献：

Science Advances 21 Jul 2021:

Vol. 7, no. 30, eabg5283

DOI: 10.1126/sciadv.abg5283

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