微控流芯片之癌細胞芯片在藥物篩選中的研究

微控流芯片是現代生物科學的一個重要信息采集和處理平臺，在藥物活性測試研究、生物基因工程、疾病診斷和細胞分析、生物分子間相互作用等領域取得了顯著的成果。藥物分子進入到細胞內，結合細胞內的靶點，從而產生藥理作用。因此在研究藥物如何影響人體之前，先進行藥物活性測試考察藥物對細胞內部的影響，可用于藥物篩選研究。

藥物篩選研究通常包括藥物活性成分的發現、篩選，藥物活性測試、藥物作用靶點、藥物代謝以及藥物毒性的研究。對大量化合物進行快速、高通量、低成本、低消耗的研究是當前藥物活性成分發現和篩選的目標及需求。近年來，微流控芯片技術越來越多地應用于藥物活性研究中。在中國CRO公司排名中靠前的美迪西提供藥物活性測試研究，其生物部在體外生物學領域有豐富廣泛的經驗，通過酶水平測定、細胞水平測定、細胞生物學、生物化學、體外同位素測定、穩定細胞株建立、基因敲除、RNAi和MicroRNA技術等，提供一套完整的生物學服務。

癌癥已經成為全世界面臨的重要問題。通常癌細胞與正常細胞在貼附、遷移、增殖等階段有區別，可在細胞的電阻抗特性上得到反映。微控流芯片技術應用在細胞水平藥物篩選研究上旨在通過設計有不同功能的芯片來培養細胞，對細胞施加藥物刺激，并配合自動化的檢測裝置，采集藥物與細胞相互作用的信號，收集數據，從而分析藥物的作用，進行篩選并得到篩選結果。

1、癌細胞芯片可用于腫瘤細胞培養并研究藥物耐藥性

實現多通道微流控濃度梯度芯片內的細胞培養、藥物濃度梯度生成、蛋白質檢測及細胞凋亡檢測的集成，用于研究人肺鱗癌細胞內葡萄糖調節蛋白78表達水平在人肺癌細胞對化療藥物足葉乙苷（VP－16）耐藥中的作用，該裝置可一次性自動生成鈣離子拮抗劑A23187的8個不同濃度，誘導細胞內葡萄糖調節蛋白78（GRP78）的表達，利用芯片上間接免疫熒光法檢測GRP78的差異表達，發現A23187與GRP78的表達呈劑量相關性；同時將細胞與VP－16共培養，并利用熒光染色觀察細胞凋亡狀況，發現GRP78蛋白的過量表達會抑制VP－16引起的細胞凋亡，闡明GRP78蛋白表達水平與人肺鱗癌細胞對VP－16耐藥的關系。

2、癌細胞芯片可用于天然產物活性成分的篩選

設計了一種簡單的細胞水平微陣列“三明治”高通量篩選芯片，通過熒光檢測細胞活性，研究人類乳腺癌細胞（MCF－7）與藥物的相互作用，篩選出潛在的抗腫瘤藥物，并用9－羥基喜樹堿驗證，為天然產物活性成分的篩選提供了一種簡單可靠的平臺。

3、癌細胞芯片可用于新藥開發中的靶點選擇及驗證

設計了一個集成的細胞微流控芯片研究復雜的癌細胞轉移，芯片由兩部分組成，一部分是體內侵襲小室進行癌細胞的三維培養，另一部分是體外侵襲小室通過上皮細胞中粘附分子的表達檢測癌細胞的轉移，通過4個閥的控制實現同時研究癌細胞轉移的內侵和外侵2個過程此方法可用于新藥開發過程中靶點的選擇及其有效性的驗證。

目前用于細胞培養、藥物活性檢測等的微控流芯片分析技術展現除了巨大的發展潛力和應用價值。基于微控流芯片的細胞培養、藥物活性檢測和藥物篩選，正逐步成為人們關注和研究的熱點。