"Microfluidic" -enhet simulerar cancerbehandling lika effektivt som forskningsdjur

Anonim

En ny teknik som simulerar tumörer har visat sig utföra såväl som forskningsdjur vid testning av kemoterapeutiska läkemedel, vilket representerar ett potentiellt verktyg för screening av droger före behandling av en patient.

Ett långsiktigt mål är att införa biopsierade cancerceller från patienter och testa effektiviteten hos olika droger på de patientrelaterade cellerna, säger Bumsoo Han, en professor i mekanik och biomedicin i Purdue University.

"Det finns många olika typer av kemoterapi läkemedel, så kliniker kan komma att begränsa vilka som sannolikt kommer att vara effektivare än andra", sa han. "Framgångsrik läkemedelsleverans och övervinnande läkemedelsresistens är de primära kliniska utmaningarna för hantering och behandling av cancer. För att ta itu med detta problem utvecklade vi tumörmikromiljö-on-chip (T-MOC)."

Enheten är ca 4, 5 cm och innehåller "mikrofluidiska" kanaler där cancerceller odlas inom en tredimensionell "extracellulär matris", ett byggnadsliknande material som finns mellan cellerna i levande vävnad. Experimenten innehåller också "interstitiell flid", som finns inom tumörer och anses vara en barriär mot läkemedelsleverans.

Ett sådant verktyg kan användas för "precisionsmedicin", där läkemedelsbehandling är skräddarsydd för enskilda patienter och vissa cancerformer. Läkemedelsresistens och olika tumörtyper utgör viktiga flaskhalsar för effektiv kemoterapi. Cancerceller producerar flera läkemedelsresistenta proteiner som pumpar anti-cancermedicinerna ur cellerna, vilket hjälper dem att överleva kemoterapibehandling.

Forskningen syftar till att utveckla en läkemedelsskärmplattform för att efterlikna dessa mekanismer mot flera läkemedel, samt att validera resultaten mot den nuvarande guldstandarden, forskning med små djur, sade Han.

Nya forskningsresultat fanns detaljerat i ett papper som skulle publiceras i november i Journal of Controlled Release. Papers huvudförfattare är Purdue postdoktoralforskare associerad med Altug Ozcelikkale.

Forskarna använde den gemensamma kemoterapidrogen doxorubicin och testade också skillnaden mellan doxorubicin i konventionell form jämfört med en nanopartikel läkemedelsleveransformulering.

Papperet var medförfattare av forskare som är anslutna till Purdues skola för maskinteknik, avdelningen för jämförande patobiologi, centrum för cancerforskning, Weldon School of Biomedical Engineering och Birck Nanotechnology Center; Indiana University Department of Pharmacology and Toxicology; och det biomedicinska forskningsinstitutet vid Korea Institute of Science and Technology. En sammanfattning av medförfattare ingår i abstraktet.

Forskarna visade tidigare att T-MOC-enheten kunde särskilja olika typer av cancerceller. I de nya resultaten visade teamet att T-MOC utförde såväl som forskningsmus i testning av effektiviteten av cancer mot cancer på två typer av bröstcancerceller, kallad MCF-7 och MDA-MB-231. Dessutom var molekylmekanismen för doxorubicinresistens överensstämmande med den hos möss, sade Han.

Resultaten visade också att T-MOC kan simulera "plasma clearance", ett kroppsvar där anti-cancermedicin filtreras av lever och njure, vilket gör att endast en liten mängd kan nå tumören.

Båda cellinjerna odlade på T-MOC visade ökad resistans mot drogerna jämfört med celler odlade på en vanlig platt petriskålkultur som matchade resultaten med möss och föreslår ett mer sanntidsresultat.

"Detta bekräftar T-MOCs förutsägbara förmåga för in vivo-läkemedelsrespons", sade han. "Denna initiala karaktärisering av T-MOC indikerar sin transformativa potential för att testa läkemedelseffektivitet."

Framtida arbete kommer att utvidga forskningen till olika cancerformer inklusive bukspottskörtel och prostatacancer.

menu
menu