微流控技術是一種通過微小的通道和微型裝置對流體進行精確操控和分析的技術。它是現代醫學技術發展過程中的一種重要的生物醫學工程技術，具有廣泛的應用前景和重要性。它在高通量分析、個性化醫療、細胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今天(tian)就將(jiang)為大家(jia)分享一篇(pian)微流控(kong)領域研究成果，一起接著往下看吧~

　　惡性腫(zhong)瘤(liu)是全球人類第(di)(di)二大(da)死亡(wang)原因。近期(qi)，在(zai)發達國(guo)家中，由它引起的(de)死亡(wang)甚至經已超過心(xin)血(xue)管疾病，使(shi)之成為(wei)發達國(guo)家的(de)第(di)(di)一大(da)死亡(wang)原因。實體瘤(liu)會(hui)(hui)在(zai)其周(zhou)邊形成一個抑制環(huan)(huan)境，如營養耗(hao)竭，廢物積累，缺氧，pH值酸化(hua)等。這種(zhong)環(huan)(huan)境會(hui)(hui)對人體的(de)免疫系統造成極大(da)的(de)負擔，從而嚴重(zhong)損害效應免疫細(xi)胞，如T細(xi)胞和(he)自然殺傷細(xi)胞(NK)破壞腫(zhong)瘤(liu)細(xi)胞的(de)能力。

　　在過(guo)去的(de)(de)(de)(de)幾年里，免疫學(xue)方面的(de)(de)(de)(de)多項突(tu)破，如(ru)(ru)嵌合(he)抗原受(shou)體(CAR)T/自然殺傷細(xi)胞(bao)(NK)和免疫檢查點抑(yi)(yi)制劑(ICIs)，在血液惡性(xing)(xing)腫瘤(如(ru)(ru)急性(xing)(xing)髓細(xi)胞(bao)白血病(bing)和急性(xing)(xing)淋巴細(xi)胞(bao)白血病(bing))的(de)(de)(de)(de)治療(liao)中(zhong)取得了巨大的(de)(de)(de)(de)成功(2)。因(yin)此，科學(xue)家和臨(lin)床(chuang)醫生正在努力將免疫療(liao)法推(tui)廣到實體瘤的(de)(de)(de)(de)治療(liao)上。然而(er)，驅動免疫抑(yi)(yi)制的(de)(de)(de)(de)具體分子機制，以及免疫細(xi)胞(bao)適應抑(yi)(yi)制環境(jing)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力，尚不完全清(qing)楚，并且傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)二(er)維(2D)模(mo)型并不能(neng)很好的(de)(de)(de)(de)模(mo)擬三(san)維實體瘤所(suo)形成的(de)(de)(de)(de)復雜(za)的(de)(de)(de)(de)腫瘤微(wei)環境(jing)(TME)。

近期， University of Wisconsin的(de)Jose M. Ayuso 與David J. Beebe聯合 Morgridge Institute for Research的(de)Melissa C. Skala在Science Advances （IF=14.136)上發(fa)表題為(wei)Microfluidic tumor-on-a-chip model to evaluate the role of tumor environmental stress on NK cell exhaustion的(de)文章(zhang)。他(ta)們使用體外(wai)微流控芯片腫瘤(liu)平臺（圖1），實(shi)現了對乳腺癌實(shi)體瘤(liu)微環(huan)境中四個(ge)要素：營養(yang)、pH值、增殖和(he)壞死的(de)梯(ti)度模擬。通(tong)過(guo)對腫瘤(liu)細胞和(he)免疫細胞的(de)觀測，評估(gu)了NK細胞如何對腫瘤(liu)誘導的(de)抑制環(huan)境做出(chu)反應(ying)。

　　首先，他(ta)們構(gou)建了一(yi)個(ge)腫瘤微(wei)流(liu)控模(mo)型(xing)。該(gai)模(mo)型(xing)有(you)一(yi)個(ge)中(zhong)央微(wei)室，微(wei)室一(yi)側有(you)一(yi)根PDMS小棒(bang)，其余部分則填入混合了乳(ru)腺癌細胞(bao)(即MCF7)的膠(jiao)(jiao)原水凝膠(jiao)(jiao)。小棒(bang)在水凝膠(jiao)(jiao)固化后被(bei)移除(chu)，形成管(guan)狀空腔(qiang)。再在空腔(qiang)內壁鋪上一(yi)層內皮細胞(bao)（人(ren)臍帶內皮細胞(bao)HUVECs），并注入培養基，就形成了一(yi)個(ge)可(ke)(ke)向周邊輸送營養的類血管(guan)結構(gou)（圖1B）。通(tong)過比較可(ke)(ke)以(yi)觀察到，距離(li)類血管(guan)結構(gou)越遠的乳(ru)腺癌細胞(bao)的活性和增值速率會逐步降低。

　　圖1腫瘤芯片

　　接下來(lai)，團隊(dui)在(zai)膠原水凝膠中同(tong)(tong)時均勻(yun)混入乳腺癌細胞(bao)(bao)(bao)（MCF7)和(he)自然殺傷細胞(bao)(bao)(bao)（NK-92）來(lai)評估(gu)NK-92細胞(bao)(bao)(bao)在(zai)響(xiang)應(ying)腫瘤芯(xin)(xin)片產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境(jing)時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子變化。經(jing)逆轉錄定量(liang)聚合(he)酶鏈反(fan)(fan)應(ying)(RT-qPCR)實驗和(he)非分(fen)級聚類圖分(fen)析顯示(shi)，NK-92與免疫衰竭相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多個基因(yin)，以及與營養饑餓、缺(que)氧(yang)和(he)血管生(sheng)成相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基因(yin)在(zai)培養一周后，表達量(liang)都出現顯著上調。這說NK-92在(zai)該(gai)環境(jing)下逐(zhu)漸(jian)衰竭，并激(ji)(ji)活(huo)了一些(xie)適(shi)應(ying)性反(fan)(fan)應(ying)。而與NK細胞(bao)(bao)(bao)存活(huo)、增(zeng)殖和(he)激(ji)(ji)活(huo)相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多個基因(yin)則(ze)顯著下調，突(tu)出了腫瘤芯(xin)(xin)片微設備(bei)內(nei)部產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)免疫抑(yi)制作用(yong)(圖2C)。通過從芯(xin)(xin)片不同(tong)(tong)部位取NKcell進行比較，團隊(dui)發現不同(tong)(tong)區(qu)域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)NK-92細胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基因(yin)表達也大不相(xiang)同(tong)(tong)。同(tong)(tong)近端(duan)區(qu)域(yu)相(xiang)比，遠端(duan)區(qu)域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)NK細胞(bao)(bao)(bao)增(zeng)殖能力較弱，對趨(qu)化因(yin)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)較弱，但它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)促炎反(fan)(fan)應(ying)基因(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表達程度(du)卻(que)出現上調。

　　那么NK細胞衰竭的現象到底(di)是由微裝(zhuang)置中產生的環境應激引起(qi)的，還是僅僅是由于腫瘤細胞長達7天的慢性激活(huo)引起(qi)的呢(ni)？

　　圖2腫瘤芯(xin)片混(hun)入(ru)NK細胞培養(yang)引發NK細胞衰竭

　　為(wei)了回答這(zhe)個(ge)問題，該團隊在養(yang)分充足(zu)的(de)孔板里，重新培(pei)養(yang)混入了MCF-7的(de)NK-92細胞(bao)并(bing)培(pei)養(yang)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)時(shi)間。經(jing)過同(tong)樣的(de)基因(yin)表(biao)達(da)檢測(ce)流程(cheng)，他們發現此時(shi)NK-92的(de)基因(yin)表(biao)達(da)與培(pei)養(yang)在腫瘤芯片中的(de)大相(xiang)(xiang)徑庭。于是可以得(de)出結論，NK細胞(bao)衰竭(jie)的(de)主要因(yin)素是環(huan)境壓力，而不(bu)是腫瘤細胞(bao)對(dui)NK的(de)慢性激活。而這(zhe)種區別(bie)，同(tong)時(shi)也體現了芯片腫瘤模型(xing)相(xiang)(xiang)對(dui)于傳(chuan)統(tong)檢測(ce)模型(xing)的(de)優勢，驗證了模擬(ni)實體瘤微環(huan)境與否對(dui)實驗結果的(de)準確性存在巨大的(de)影(ying)響

　　圖3比較在微環境呈梯度變化的(de)腫瘤芯(xin)片與營養供(gong)給充足的(de)傳統(tong)三維培養環境中，NK細胞的(de)耗(hao)竭狀況(kuang)。

　　基(ji)因表(biao)達(da)(da)分析表(biao)明(ming)(ming)，腫(zhong)瘤(liu)芯片模型較傳統(tong)孔板(ban)而(er)(er)言能觀察到更(geng)明(ming)(ming)顯的(de)免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)耗竭(jie)，其中(zhong)耗竭(jie)標記物PD-1和IDO-1的(de)表(biao)達(da)(da)出(chu)現了大(da)幅的(de)上調。因此，團隊開始(shi)從應用角度(du)評估(gu)該芯片，使用它來測(ce)試針對免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)衰竭(jie)的(de)免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)療(liao)法(fa)的(de)潛力。他(ta)們在芯片中(zhong)加入抑制耗竭(jie)標記物表(biao)達(da)(da)的(de)藥物，再對腫(zhong)瘤(liu)細胞的(de)成活(huo)率(lv)進行檢(jian)測(ce)，以表(biao)征(zheng)NK細胞的(de)免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)活(huo)性（圖4）。最終，實(shi)驗結(jie)果證明(ming)(ming)免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)調節(jie)因子如檢(jian)查點（ICIs）和代(dai)謝（IDO-1）抑制劑在一定程度(du)上減輕了免(mian)(mian)疫(yi)(yi)(yi)衰竭(jie)。然(ran)而(er)(er)，完全根(gen)除(chu)位(wei)于腫(zhong)瘤(liu)最內層的(de)腫(zhong)瘤(liu)細胞可能需要針對腫(zhong)瘤(liu)微環境效應的(de)新方法(fa)。

　　圖4ICIs和(he)IDO-1抑制劑在傳(chuan)統檢測和(he)腫瘤芯片上的作用

　　逆(ni)轉或防止免(mian)疫衰竭的(de)(de)(de)新療(liao)法有很大的(de)(de)(de)潛力，但人們對驅動這一(yi)過程的(de)(de)(de)機制仍(reng)知之甚少。因此，該團隊進一(yi)步開始研(yan)究將這些出(chu)(chu)現耗竭現象的(de)(de)(de)免(mian)疫細胞(bao)從受抑(yi)制的(de)(de)(de)環境(jing)中移(yi)出(chu)(chu)，看它們是否(fou)還(huan)能(neng)恢復到原(yuan)來的(de)(de)(de)表型(xing)。于是在(zai)芯片中培養(yang)一(yi)周(zhou)(zhou)后(hou)(hou)，混有MCF-7和NK-92的(de)(de)(de)膠(jiao)原(yuan)水晶(jing)膠(jiao)被(bei)取出(chu)(chu)芯片腔(qiang)室。NK-92細胞(bao)被(bei)分離出(chu)(chu)來后(hou)(hou)再轉移(yi)至環境(jing)壓力小(xiao)的(de)(de)(de)培養(yang)瓶(ping)里再養(yang)一(yi)周(zhou)(zhou)。觀察發現，幾個在(zai)腫瘤芯片培養(yang)細胞(bao)中逐漸上調的(de)(de)(de)與(yu)免(mian)疫衰竭和應激反應相關的(de)(de)(de)基因(如IDO-1、CCl28、VEGF和MICA)，在(zai)傳統燒瓶(ping)中培養(yang)1周(zhou)(zhou)后(hou)(hou)恢復到原(yuan)來的(de)(de)(de)值(圖5C)。這說明NK細胞(bao)在(zai)與(yu)腫瘤細胞(bao)共培養(yang)后(hou)(hou)可(ke)能(neng)還(huan)保留了一(yi)些原(yuan)始細胞(bao)狀(zhuang)態的(de)(de)(de)記憶。

　　圖5在腫(zhong)瘤芯(xin)片(pian)平臺上培養(yang)過后，NK細胞的恢復

　　分析(xi)RT-qPCR的(de)(de)數據表明(ming)暴露的(de)(de)NK細(xi)(xi)胞(bao)與(yu)未(wei)暴露的(de)(de)NK細(xi)(xi)胞(bao)具有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)分子表型。因此，該團隊還評估了(le)暴露NK細(xi)(xi)胞(bao)中這些分子改(gai)變(bian)所帶來的(de)(de)功能(neng)層面(mian)的(de)(de)后果（圖6）。最終，實(shi)驗結果強調(diao)了(le)芯(xin)片(pian)上(shang)腫(zhong)瘤產生的(de)(de)環(huan)境壓(ya)力會顯著(zhu)影響NK細(xi)(xi)胞(bao)的(de)(de)分子表型和功能(neng)。

　　圖6暴(bao)露前后NK細胞(bao)的功能變化

　　隨著科技的不斷進(jin)步(bu)，腫(zhong)瘤芯片技術可能會加速各(ge)種新型的免疫療法的發展，為相關實驗提供(gong)一個多功能的工具，成為連接體(ti)外平臺和動物模型之(zhi)間的橋梁。

　　ATA-2048高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~1MHz

　　電壓：400Vp-p（±200Vp）

　　電流：80mAp

　　功率：16Wp

　　10mV/V電壓監測

　　可程控

西安安泰電子是專業(ye)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電(dian)壓源(yuan)、高精度電(dian)流源(yuan)等電(dian)子(zi)測量(liang)儀(yi)器研發、生產(chan)和(he)銷售的高科技企業，為用(yong)戶提供具(ju)(ju)有(you)競爭力的測試(shi)方案。Aigtek已(yi)經成為在業界擁有(you)廣泛產(chan)品線，且(qie)具(ju)(ju)有(you)相當(dang)規模的儀(yi)器設備供應商，樣(yang)機(ji)都支(zhi)持免費試(shi)用(yong)。如想了解更多(duo)功率放大(da)器等產(chan)品，請持續(xu)關注安泰電(dian)子(zi)官網(wang)hkdyw.cn或撥打029-88865020。