用单侧血管样通道形成空间差异
美国威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin–Madison）等团队在 Science Advances 建立了一种肿瘤芯片，用于观察自然杀伤细胞（natural killer cells，NK 细胞）在肿瘤环境中的功能变化，并测试针对免疫抑制的药物。主要模型由乳腺癌 MCF7 细胞、NK-92 细胞和人脐静脉内皮细胞组成。
MCF7 与 NK-92 共同包埋在胶原中，微腔一侧设置内皮覆盖的可灌流通道。培养液从通道供应，使靠近通道的区域和远端形成不同的细胞生存环境；实验主要使用每毫升 1.5×10^6 个 MCF7 和 0.5×10^6 个 NK-92 细胞。
只培养 MCF7 时，第 7 天近端活力超过 90%，远端低于 15%。加入 NK-92 后，近端肿瘤细胞明显减少，远端仍保留较多活细胞。团队先尝试从通道加入 NK-92，但细胞分布不均，因此主要实验改为从开始就将其均匀加入胶原。
芯片和孔板中的 NK 细胞出现不同变化
培养 7 天后，团队从不同区域分离 NK-92，用免疫相关基因面板检测。PD-1、IDO-1、CTLA-4 等相关表达增加，GZMB、BCL2 及 IL-15 等生存或功能相关表达下降；一些变化在第 1 天已经出现，另一些到第 7 天才明显。
为比较环境作用，研究在 96 孔板中搭建 MCF7 与 NK-92 的三维胶原共培养，并匹配细胞与培养液比例、两种细胞比例及换液条件。孔板中的 NK-92 表达谱更接近未接触肿瘤的细胞，PD-1、IDO-1 等变化也较弱。
作者将芯片中的变化与营养消耗、代谢产物积累等环境压力联系。芯片材料具有透氧性，这项实验没有直接测试缺氧的贡献；其重点是不同供养位置及三维环境与 NK 细胞反应的关系。
两种药物在芯片中增强局部杀伤
研究选择抗 PD-L1 抗体阿替利珠单抗和 IDO-1 抑制剂 epacadostat 进行比较。在传统二维孔板中，NK-92 直接接触 MCF7 单层，两种药物都没有明显增强 NK-92 的杀伤能力。
在芯片中，阿替利珠单抗使用 40 nM、epacadostat 使用 50 nM，均处理 7 天。两种药物使细胞死亡区域向微腔内部扩展，阿替利珠单抗的变化更明显，但最远端仍存在活细胞。
芯片中的 NK-92 已出现 PD-1、IDO-1 相关表达上调和杀伤功能下降。加入阿替利珠单抗或 epacadostat 后，局部杀伤增强。研究将基因变化、空间细胞反应与孔板对照结合，用于评价环境压力下的药物作用。
离开芯片 1 周后，部分功能仍未恢复
团队将已在芯片中培养 7 天的 NK-92 分离，再放回常规培养瓶 1 周。IDO-1、VEGF 等部分基因表达恢复，但 GZMB、IL-15 和 BCL2 等变化只部分恢复或仍然存在，恢复后的表达谱仍与未暴露细胞不同。
后续光学代谢成像显示，暴露细胞的氧化还原比及 NAD(P)H、FAD 荧光寿命不同；在胶原中的迁移速度和距离下降。再与 MCF7 单层共培养时，这些细胞仍能杀伤肿瘤，但能力低于未经芯片暴露的 NK-92。
研究还在患者来源乳腺癌细胞中测试了平台。相同细胞密度下，该模型的环境压力和杀伤梯度与 MCF7 不同，提示肿瘤细胞的生长和营养需求会影响芯片内的反应。
当前结果限于 NK-92 为主要免疫细胞的系统。第 7 天活死染色无法完整区分全部死亡肿瘤细胞和 NK 细胞，区分细胞来源的凋亡成像集中在前 48 小时；撤离后的恢复观察也只持续 1 周。