上海中医药大学综述：肿瘤类器官芯片研发和应用进展

肿瘤是威胁人类健康的重大疾病，其中肿瘤转移是导致患者死亡的主要原因，占癌症相关死亡的90%以上。肿瘤转移是一个复杂的多阶段过程，包括肿瘤细胞从原发灶脱离、侵袭周围组织、进入血液或淋巴循环（内渗）、在远端器官黏附并穿出血管（外渗）以及最终形成转移灶等关键步骤。然而，传统的二维细胞培养模型难以模拟真实的肿瘤微环境，而动物模型又存在物种差异大、实时观测困难等问题，这些因素在一定程度上制约了肿瘤转移机制研究和抗转移药物研发。针对上述问题，近年来迅速发展的肿瘤类器官芯片（Tumor Organoid-on-a-Chip, TOOC）技术通过将患者来源的三维肿瘤类器官与微流控芯片技术相结合，在体外构建高度仿生的肿瘤微环境，在可控条件下动态模拟肿瘤转移全过程。据麦姆斯咨询介绍，近日，上海中医药大学交叉科学研究院葛广波讲席教授、郭兆彬青年研究员团队与美国约翰霍普金斯大学合作，受邀在国际权威期刊Trends in Analytical Chemistry发表题为“Modeling Metastasis with Tumor Organoid-on-a-Chip: from Mechanistic Study to Anti-Tumor Drug Discovery”的综述论文。

该论文系统总结了肿瘤类器官芯片这一前沿技术在高仿生模拟肿瘤转移级联过程、抗转移药物筛选和机制研究中的应用进展，并着重讨论了肿瘤类器官芯片重现肿瘤转移关键级联反应的优势，以及该技术与其它前沿分析技术的整合策略和未来发展趋势。

该综述系统梳理了TOOC技术在模拟肿瘤局部侵袭、血管内渗及远端外渗等关键转移阶段方面的******研究进展，并总结了多种芯片模型的设计思路及其在研究肿瘤—血管相互作用、肿瘤微环境调控以及器官特异性转移中的应用优势。

该文聚焦于TOOC平台在抗肿瘤药物评价中的应用优势，重点讨论了相比传统体外模型，该平台能够同时整合肿瘤细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞及细胞外基质，并引入流体剪切力等关键生理因素，从而更真实地模拟体内药物输运和肿瘤反应过程。研究者可通过实时成像和多参数分析，对药物在不同转移阶段的作用机制进行******评估，为抗转移药物筛选和疗效评价提供新的技术路径。

在此基础上，综述还总结了多种先进分析技术在TOOC平台中的应用，包括细胞微运动传感、电学与光学传感器、荧光探针、多组学质谱分析以及人工智能数据分析等。这些技术能够在单细胞或多细胞水平实时追踪肿瘤细胞迁移、血管通透性变化及微环境调控过程，为深入解析肿瘤转移机制和发现新型抗肿瘤药物提供强有力的工具。 

此外，综述还总结并展望了人工智能与类器官芯片技术的深度融合，通过机器学习与多模态数据分析整合高内涵成像、组学数据及微传感器信息，解析肿瘤转移复杂过程及抗转移药物评价及药理学分析，并提升抗转移药物评价与药理学分析的******性和效率，为构建新一代智能化肿瘤研究与药物发现平台提供重要思路。

论文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165993626001482?via%3Dihub=

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