器官芯片：颠覆药物研发流程的“尖刀技术”！(13)

图 | 利用人体芯片模拟癌细胞在全身的转移扩散（来源：Alexandra Sontheimer-Phelps et al., Modelling cancer in microfluidic human organs-on-chips, Nature Reviews, 2019）
利用器官芯片可建立转移性病变的原位模型，这使研究人员能够了解多种肿瘤是如何对微环境信号作出反应的。骨是几乎所有癌症转移的常见部位，并最终导致大量的发病率。因此，许多研究小组对了解骨微环境如何影响转移性癌症的生长感兴趣。
有团队在研究这一现象时，将人骨髓间充质干细胞植入微流控通道内的胶原凝胶溶液中，并允许其分化为骨细胞，在骨细胞的邻近通道中植入内皮细胞。当乳腺癌细胞通过血管通道流动时，与单独使用胶原凝胶基质相比，乳腺癌细胞向工程化骨环境外渗的速率和迁移的距离要大得多。此外，一旦癌细胞迁移到骨基质中，它们就会形成存活的微转移瘤。
该器官芯片癌症模型获得的结果还表明，骨细胞来源的趋化因子 CXCL5 和乳腺癌细胞表达的 cxc 趋化因子受体 2 （CXCR2）之间的相互作用可能介导原发性乳腺癌向骨转移。在其他类似的研究中，观察到乳腺癌细胞自组织成微集落，这与成骨细胞组织厚度的减少以及破骨细胞生成的增加有关，这让人想起体内骨转移中观察到的骨降解的恶性循环。此外，其他研究人员利用血脑屏障芯片发现，星形胶质细胞同样能影响癌细胞转移到脑实质的能力。

图 | 原位乳腺癌芯片（来源：Alexandra Sontheimer-Phelps et al., Modelling cancer in microfluidic human organs-on-chips, Nature Reviews, 2019）