AS基于微流控技术体外构建三维血管化肝癌

创新点

华侨大学陈爱政教授课题组和哈佛医学院Y.ShrikeZhang教授课题组将聚乳酸-羟基乙酸共聚物（poly(lactic-co-glycolicacid),PLGA）多孔微球用于同时负载肝癌细胞及内皮细胞，成功构建三维肝癌模型，并研究了该疾病模型在药物筛选方面的应用。

关键词

多孔微球，血管化，肝癌模型，药物筛选

图1.本项目研究示意图

图2血管化肝癌组织模型形成过程。黄色荧光标记为HUVECs，紫色荧光标记为HepG2

图3.动态培养条件下DOX（红色荧光）在肝癌模型（A）6h及（B）1d药物的积累情况分析；（C）经DOX作用1d后，肝癌模型中细胞凋亡情况分析

在过去的几十年中，人们一直致力于探索各种有效的临床药物筛查方法，以明确证明各种化学治疗药物的药理学和毒理学特性。基于细胞单层的传统二维（2D）细胞培养方法已得到广泛应用，虽然操作简单，但在模拟高度复杂的细胞外基质（ECM）微环境时具有一定的局限性，无法准确反映体内细胞-细胞以及细胞-环境间的相互作用。为了克服这些局限性并得到能够高度模拟体内肿瘤特征的组织替代物，基于细胞聚集体的三维（3D）肿瘤模型已成为一种有前景的替代方法。

首先，利用微流体技术结合同轴喷嘴制造了PLGA的大多孔微球（PLGAPMs）。制得的PLGAPMs平均粒径为μm，拥有开放且相互贯通的孔洞，孔径为10-60μm。然后，使用动态培养方法，通过在PLGAPMs中填充人肝癌细胞（HepG2）和人脐静脉内皮细胞（HUVECs），探索细胞组织聚集体的形成条件及肿瘤微组织的形成过程，构建3D肝癌肿瘤微组织模型。在共培养第1天时，细胞主要粘附在微球表面，内部孔洞结构分布了少量细胞。当培养到第2天时，微球内部的荧光强度明显增强，表明细胞此时已经进入微球内部，并保持着良好的活性。在第3天时，单分散性良好的微球由于细胞间的相互作用开始靠近，形成“细胞桥梁”。尤其在共培养5天后，分散性良好的微球之间开始聚集，并在后续培养过程中形成组织团块。另外，相比于2D培养条件下的HUVECs和HepG2，3D动态培养条件下的血管化肝癌模型中的细胞能够分泌更多的白蛋白（Albumin）和多药耐药蛋白（MRP），说明了组织形成及抗药能力提升潜在的可能性。最后，利用该疾病模型用于评估各种化学治疗抗癌药，包括对于阿霉素（DOX）和顺铂（CIS）的细胞反应。在相同培养时间下，细胞在3D培养条件下的IC50值与传统的2D培养条件相比明显更高，且结果具有显著性差异，说明3D培养下的细胞具有更好的抗药性，构建的肿瘤模型更加接近真实的肿瘤组织。

相关结果发表在AdvancedScience(DOI:10./advs.)上，华侨大学博士生王颖和RanjithKumarKankala博士作为该论文共同第一作者，华侨大学陈爱政教授和哈佛医学院Y.ShrikeZhang教授为通讯作者。

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