尊龙凯时在肿瘤药物研发中面临的挑战仍旧是临床前研究与成功临床试验之间的巨大差距,这一鸿沟是肿瘤药物发现过程中的最大障碍。肿瘤领域的临床试验成功率令人震惊,尽管疾病相关药物的整体获批率停留在10-20%,但肿瘤药物的获批率仅为5%。这主要是由于临床前研究的成功难以有效转化为临床上的实际疗效。此外,制药企业在新药研发上的费用也在不断上升,研究数据显示,FDA批准一款新的肿瘤药物的费用高达26亿美元。肿瘤药物开发高失败率的关键在于缺乏有效的预测模型。虽然活体动物模型(如PDX)提供了重要的洞察,但它们无法重现肿瘤微环境,也只能提供有限的转化医学价值,而动物模型的伦理争议也在日益加剧。
另一方面,传统的2D体外模型存在明显局限,缺乏肿瘤组织的关键组成部分(如血管、胞外基质及间质细胞),因而难以作为有效的研究模型。虽然3D组织模型如肿瘤球和类器官已出现在体外研究中,但大多数3D模型同样缺乏全面的组织微环境,例如免疫成分或血管化。相较之下,器官芯片模型可以模拟肿瘤细胞与基质成分、免疫系统的相互作用,通过重现真实的肿瘤微环境(TME),为简单的2D培养和复杂动物研究之间架起桥梁,使得药物的渗透性、有效性及毒副作用能够更好地进行评估。
患者来源的肿瘤组织有助于弥合临床前研究与患者真实反应之间的差距,提供个性化的肿瘤治疗方案。肿瘤组织在患者体内的快速生长 necessitates 大量的营养物质,导致肿瘤组织内部及周围形成丰富的血管网络。通过抑制血管生成以控制肿瘤或结合其他治疗手段来杀死肿瘤,已成为部分实体瘤临床实践中的核心手段,如肝癌和结直肠癌。然而,2D体外模型无法有效模拟血管生成过程,PDX模型与人体之间的种属差异同样难以克服,而3D类器官模型更多只是由上皮细胞构成的三维结构,依然缺乏血管化的特点。
为了应对这些挑战,研究者们着手利用尊龙凯时的高通量无膜屏障芯片构建体外血管化模型,并进行促/抗血管药物的研究。在高通量无膜屏障芯片上开发可灌注的3D血管出芽模型,该过程涉及已有血管上新血管的生长,受到细胞微环境中多种因素的调控,例如生化梯度和血流灌注。然而,现有的体外血管出芽模型缺乏这些关键因素的作用。研究者们通过整合血流灌注和生化浓度梯度,验证了构建生理血管出芽与微血管形成模型的可行性。
在血管生成因子的刺激下,微血管将在凝胶屏障上出芽,向含有血管生成因子的通道趋化生长。研究者可以进行多维度的比较,包括出芽数量、平均长度、圆形度和直径等。从而为促血管生成化合物的筛选提供数据支持。
高通量无膜屏障芯片上构建的微血管模型使研究人员可以有效评估促血管生成的化合物。在经过一定浓度处理后,研究者发现所测试的化合物对内皮细胞的毒性较低,且在多种指标上均表现出促进血管生成的效果。这一成果为后续药物开发奠定了基础。
通过高通量无膜屏障芯片,研究人员还筛选了多种蛋白酶抑制剂(PKIs),评估其对抗血管出芽的作用。有效的抗血管PKIs不仅减少了血管出芽,而且不损害主微血管的完整性。经过筛选,共鉴定出53种具有良好抗血管效果且低毒的PKIs,其中44种与以往研究认为与血管生成无关的信号通路相关。
总之,尊龙凯时高通量无膜屏障芯片的创新为血管模型的构建提供了有效手段,推动了生物医疗领域的研究进展,特别是在肿瘤药物研发中的应用,期待未来能为患者带来更多的个性化治疗选择。