纽约州特洛伊——一个创新的测试平台，可以更接近地模拟体内癌症的遭遇，通过快速研究针对肿瘤细胞的多种治疗组合，可以实现更精确、更个性化的治疗。该平台使用三维环境来更密切地反映肿瘤微环境，在Communications Biology 上发表的研究中得到了证明。
“整个平台确实为我们提供了一种以快速、高通量规模优化个性化免疫治疗的方法，”伦斯勒理工学院化学和生物工程学院教授兼生物技术与跨学科研究中心 (CBIS) 成员乔纳森·多迪克 (Jonathan Dordick) 说。 ，谁领导了这项研究。“你可以想象某人患有癌症，你迅速对肿瘤进行活检，然后你使用这个生物芯片平台非常快速地确定——在一两天内——哪种特定的治疗方式可能最适合对抗特定的癌症。”
研究人员特别感兴趣的是一种被称为自然杀伤 (NK) 细胞的特定类型免疫细胞的行为，它寻找体内的癌症或病毒，与其受体结合，并分泌一种酶来杀死不需要的细胞。本文研究的平台使研究人员能够比较当让 NK 细胞独自对抗肿瘤细胞时会发生什么，与添加抗体或抗癌药物或两者的组合时它们的行为方式。
该平台是一个小型的两片式塑料芯片，大小与显微镜载玻片差不多。夹心芯片的一侧包含 330 个微小的柱子，研究人员可以在这些柱子上放置一个外部基质，由凝胶状物质制成，模拟肿瘤细胞的机械环境。当癌细胞被放置在这种凝胶状结构内时，它们会被鼓励长成球体形状，就像它们在体内一样。第二部分包含 330 个微孔，可以在其中悬浮 NK 细胞——就像它们在体内流动一样，不受限制。
在伦斯勒，多迪克与 CBIS 的高级研究科学家 Seok-Joon Kwon 和最近获得博士学位的 Sneha Gopal 合作。部分基于这项研究。Rensselaer 团队与 Konyang University 和 Medical & Bio Decision Company Ltd 的研究人员合作。为了测试这个平台，研究人员研究了两种类型的乳腺癌细胞以及胰腺癌细胞，以及 NK 细胞、两种单克隆抗体和一种抗癌化疗药物。
“您可以非常快速地进行筛查，以确定哪些 NK 细胞、抗体和化疗药物的组合针对球体几何结构内的癌细胞，”多迪克说。“真正令人惊奇的是，我们看到在芯片插槽内的球体中发生的情况与在筛选中经常使用的更传统的二维细胞培养中发生的情况之间存在非常显着的差异。”
例如，在球体设计中，化疗药物紫杉醇本身对三种类型的癌细胞几乎没有影响，而在传统的二维系统中，多迪克说，这种药物可能表现得很好。当它与 NK 细胞和抗体结合时，它的表现要好得多。
“这个平台让研究人员更接近个性化医疗，”CBIS 主任 Deepak Vashishth 说。“这项由多迪克教授和他的研究小组进行的工作是一个很好的例子，说明我们在伦斯勒如何通过在工程和生命科学的交叉领域开发新方法来增强对癌症等疾病的治疗，从而为人类健康提供一个新的视角.”
为了进一步发挥该工具的潜在用途，Dordick 表示必须对多种癌症类型进行测试，包括由多种不同类型细胞组成的肿瘤微环境。未来，他设想该平台有可能确定最适合患者特定癌症的联合疗法，从而能够识别和提供个性化免疫疗法。
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