光滑微腔减少细胞用量和预先扩增时间

浙江大学微分析系统研究所及附属第二医院等团队开发了气流成形水凝胶微腔阵列,简称 APHMA。研究关注临床组织有限时,能否先让少量细胞快速聚集,再在较短时间内比较药物作用。

微腔内壁由非接触气流成形,以减少脱模损伤和细胞滞留。用 HeLa 细胞测试时,细胞在 5 分钟内沉到微腔底部;较完整的球状结构在后续培养中形成。原代乳腺样本每个微腔使用约 200–300 个细胞,未先进行长期扩增。

平台还用微柱阵列转移不同浓度的药物。标准细胞系比较采用 72 小时成球培养和 48 小时药物暴露,随后用活死细胞荧光成像评价存活。这套体外药敏实验在 5 天内完成。

三维与二维培养改变了部分药物反应

MCF-7 乳腺癌细胞用于比较三维球状体与二维培养。在所测多数浓度下,经多柔比星或紫杉醇处理的三维球状体,其活细胞比例高于二维培养细胞,紫杉醇的差别更明显。

内分泌药物呈现不同方向:三维球状体对他莫昔芬和氟维司群的半数抑制浓度分别为 2.0 和 60.3 μM,二维培养分别为 9.9 和 124.4 μM。

联合用药分析采用 Bliss 模型与组合指数。MCF-7 球状体中,多柔比星与紫杉醇、氟维司群与哌柏西利在部分浓度组合下显示协同作用;具体反应随浓度配比变化。

21 份样本包含 11 份癌组织和 10 份纤维腺瘤

手术样本中,9 份为浸润性导管癌,2 份为导管原位癌,另 10 份为乳腺纤维腺瘤。患者原代细胞在 1 天内聚集,但形成的球状体不如细胞系紧密;其中还可能包含成纤维细胞等其他细胞。

他莫昔芬测试覆盖全部 21 份样本,氟维司群覆盖 12 份,多柔比星覆盖 19 份。不同药物使用的样本集合同时包含癌样本和纤维腺瘤。

剩余材料允许时,团队对 S1、S3 和 S4 开展氟维司群与哌柏西利联用比较。S3 和 S4 在部分浓度组合下出现较强协同,S1 多数条件呈相加或较弱协同作用,显示组合效果并不一致。

乳腺原代样本的单药曲线和部分样本的联用比较;样本包含癌组织与纤维腺瘤。

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乳腺原代样本的单药曲线和部分样本的联用比较;样本包含癌组织与纤维腺瘤。(Yi-Xue Chen et al. / Advanced Science, 2026, Figure 7;CC BY 4.0)

短期随访提供初步参照

研究记录 S4 在术后接受他莫昔芬、S3 接受含多柔比星的化疗,均在报告的 4 个疗程内未见复发。论文将这些经过与体外反应并列讨论,但手术、临床方案和随访时间共同影响患者结局。

作者提出,少量原代材料可支持更早的药物比较。讨论中以约 40000 个原代细胞完成 144 项测试作为平台用量示例。

暴露时长和检测重复性仍需进一步统一

实验部分描述 48 小时药物暴露,而患者单药曲线的图注标为 72 小时。5 天完成时间对应标准细胞系实验,患者曲线另有 72 小时暴露标注。

作者将当前工作定位为早期技术开发,提出扩大临床样本、标准化材料处理并评价分析性能和重复性。现有数据支持微腔阵列开展少样本快速药敏,尚未给出经过前瞻性验证的临床预测性能。

来源与延伸阅读

  1. Rapid Microfluidic Drug Sensitivity Testing Within 5 Days Using Minimal Clinical Tumor Samples. Advanced Science (2026). ↗