來自新加坡生物工程與納米技術研究所的研究人員開發出一種微型芯片技術來研究藥物對癌干細胞的影響。這項技術有望促進人們開發出更加有效的抗癌藥物。
在腫瘤中,CSCs形成一小部分不同類型的更加抵抗化療的癌細胞。類似于在人組織中發現的干細胞,CSCs能夠產生和分化為不同類型的癌細胞。如果CSCS不能被根除,那么它們能夠重新入駐腫瘤中,并導致癌癥復發。因此對研究人員而言,理解抗癌藥物抵抗CSCs的效果是非常重要的。然而,因為CSCs極其稀少,它們大約占腫瘤中全部癌細胞的1%,所以對它們的研究一直受阻于常規藥物篩選方法,這是因為常規藥物篩選方法需要大量生物樣品,而且耗時和成本高昂。生物工程與納米技術研究所(IBN)行政主管Jackie
Y. Ying教授領導的一個研究小組開發出一種被稱作微滴芯片的微型生物檢測方法以便利用有限的樣品來開展更加便宜、更加快速和更加方便的藥物篩選。
在傳統的生物檢測方法中,人們經常使用微孔板---含有多個用于放置樣品的孔的平板
---,而且每個孔需要放置至少2500或5000個細胞以便進行有效的分析。作為對比,IBN開發的微滴芯片是一塊長方形的平板,在它上面分布著一系列直徑為2毫米的點。用移液管將樣品加入到這些微小的點上,使得它們看起來像微滴那樣。接著,這塊平板被包被一層特殊的油以便阻止在清洗期間樣品蒸發和樣品微滴之間發生的交叉污染。研究人員也開發出一臺與之配套的臺式設備來對平板進行自動化清洗過程。在IBN開發出的微滴芯片上每個點的大小是標準微孔板上一個孔的五分之一,只需要500個細胞就可進行藥物篩選。這種樣品量的大幅減少不僅節省資金,而且特別便于研究數量稀少的靶細胞,如CSCs。
IBN研究人員利用微滴芯片來研究從乳腺癌、肝癌和結腸癌中提取的CSCs對藥物產生的反應。他們發現化療藥物,如通常誘導肝癌細胞死亡的阿霉素,對肝癌中的CSCs效果不佳。來自乳腺癌和結腸癌的CSCs也擁有更大的能力來抵抗抗癌藥物。
開展的動物研究也證實在微滴芯片上取得的發現。來自肝癌中的CSCs和非CSCs同時被移植到兩組不同的小鼠體內。6周之后,接受CSCs移植的小鼠產生腫瘤,而接受非CSCs移植的小鼠則不產生任何腫瘤。從接受CSCs移植的小鼠中提取的腫瘤也表現出血管形成,從而證實CSCs擁有自我更新的性質。
最近幾年,CSCs的抗藥性被人們廣泛地討論過,但是直到現在,量化這種抗藥性一直是個挑戰。IBN研究人員利用微滴芯片成功地證實CSCs能夠抵抗化療和促進腫瘤轉移。
Jackie Y.
Ying教授說,"微滴芯片標志著納米技術和實驗室芯片方面的一項重大突破,并提供一種有效的平臺來加速藥物篩選和開發。特別令人激動的是,這種技術能夠被學術界和制藥行業用來開展癌干細胞研究。我們希望這項發現將促進人們開發出更有效的抗癌藥物。我們也希望利用這種微滴芯片的性能來補充或替換用于藥物毒理學測試的動物模型和開發出新的癌癥診斷方法。"
這種易于使用的微型生物芯片能夠兼容于現存的實驗室設備如酶標儀和顯微鏡,從而降低適應這種新技術所需購買的額外設備的成本。這種微滴芯片技術當前正被IBN的第一家子公司Curiox生物系統私營有限公司作為產品DropArray來進行商業化。
