AFM丨葛廣波、郭兆彬團(tuán)隊(duì)：新型血管化肺癌類器官芯片助力抗轉(zhuǎn)移藥物精準(zhǔn)評(píng)價(jià)

近日， 上海中醫(yī)藥大學(xué)葛廣波研究員、郭兆彬青年研究員團(tuán)隊(duì)與澳大利亞南澳大學(xué)Chih-Tsung Yang研究員團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際期刊Advanced Functional Materials發(fā)表題為A Vascularized Lung Tumoroid-on-a-Chip Model for the Accurate Assessment of Anti-Invasion Agents的研究論文。該研究成功構(gòu)建了一種新型血管化肺癌類器官芯片平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤-血管交互作用的動(dòng)態(tài)可視化與精準(zhǔn)量化，為抗非小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移藥物篩選與機(jī)制研究提供了強(qiáng)有力的工具?，F(xiàn)將其研究背景、核心發(fā)現(xiàn)及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)作一梳理介紹。

肺癌是全球癌癥相關(guān)死亡的首要原因，其中非小細(xì)胞肺癌占比超過(guò) 85% ，其五年生存率僅約 5% 。腫瘤轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者死亡的核心原因，也是臨床治療失敗的主要因素。然而，目前抗轉(zhuǎn)移藥物研發(fā)面臨一個(gè)關(guān)鍵瓶頸：缺乏能夠精準(zhǔn)模擬腫瘤 - 血管交互、動(dòng)態(tài)再現(xiàn)轉(zhuǎn)移關(guān)鍵事件的臨床前模型。傳統(tǒng)模型存在三大局限：一是二維劃痕或 Transwell 法無(wú)法實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的直接三維接觸；二是動(dòng)物模型難以在單細(xì)胞水平實(shí)時(shí)觀測(cè)腫瘤細(xì)胞與血管的動(dòng)態(tài)互作；三是替代性血管化過(guò)程 —— 包括 血管嵌合體 、血管生成擬態(tài)及血管共定位等 —— 因缺乏可視化模型而長(zhǎng)期被忽視。而恰恰是這些非經(jīng)典血管化途徑，構(gòu)成了腫瘤逃避抗血管生成治療的重要耐藥機(jī)制。針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了血管化肺癌類器官芯片模型，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)血管嵌合體形成過(guò)程的實(shí)時(shí)追蹤與定量分析。

1） 血管化肺癌類器官芯片模型的構(gòu)建與功能驗(yàn)證

研究團(tuán)隊(duì)采用預(yù)埋鎳鈦絲 - 膠原凝膠 - 內(nèi)皮化灌注策略，在聚二甲基硅氧烷（ PDMS ）微流控芯片中構(gòu)建了直徑 220 μm 、襯有人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的單層可灌注微血管。將預(yù)先形成的肺癌類器官（ A549 、 H460 及患者來(lái)源循環(huán)腫瘤細(xì)胞株 CTC-TJH-01 ）分散于 I 型膠原溶液中，注入芯片腔室，待膠原凝膠化后拔出鎳鈦絲形成中空通道，隨后接種 HUVECs 并在持續(xù)灌注條件下建立完整、具備屏障功能的微血管。該配置實(shí)現(xiàn)了腫瘤類器官與內(nèi)皮細(xì)胞的直接三維接觸，灌注剪切力為 4 dynes/cm2 ，模擬毛細(xì)血管后微靜脈生理環(huán)境。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三株肺癌細(xì)胞系形成的類器官在芯片內(nèi)呈現(xiàn)相近的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)， 5 天內(nèi)相對(duì)生長(zhǎng)面積無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。腫瘤類器官與內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)組與無(wú)內(nèi)皮對(duì)照組相比，類器官生長(zhǎng)速率無(wú)顯著差異，且類器官初始面積（ 20000–80000 μm2 范圍內(nèi)）及與血管距離均與生長(zhǎng)速率無(wú)相關(guān)性，證實(shí)模型具備良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

為評(píng)估微血管屏障完整性及腫瘤誘導(dǎo)的屏障破壞，研究團(tuán)隊(duì)在血管內(nèi)皮化后第 2 天向管腔內(nèi)灌注分子量 70 kDa 的異硫氰酸熒光素標(biāo)記葡聚糖，該分子量與人血清白蛋白相當(dāng)。熒光成像及通透系數(shù)定量顯示，不含腫瘤類器官的空白芯片中微血管屏障功能完好， FITC- 葡聚糖滲漏極微；而含腫瘤類器官的 VLTOC 芯片中， FITC- 葡聚糖向膠原凝膠擴(kuò)散顯著增加，即使遠(yuǎn)離腫瘤 - 血管直接接觸區(qū)域的血管段亦呈現(xiàn)明顯滲漏。定量分析顯示，含腫瘤組血管通透系數(shù)較空白組升高約 2 倍，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。該結(jié)果表明，腫瘤類器官可通過(guò)旁分泌或間接機(jī)制破壞微血管屏障功能，成功復(fù)現(xiàn)腫瘤相關(guān)血管的增強(qiáng)滲透與滯留效應(yīng)。

2）VLTOC 模型轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征揭示惡性進(jìn)展相關(guān)通路顯著富集

為解析 VLTOC 模型中腫瘤細(xì)胞的分子表型特征，研究團(tuán)隊(duì)對(duì) VLTOC 培養(yǎng)的 A549 細(xì)胞、常規(guī)三維腫瘤球體及二維培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行 RNA 測(cè)序及比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析。主成分分析顯示， VLTOC 樣本與 3D 球體樣本呈現(xiàn)顯著的轉(zhuǎn)錄譜分離，提示 VLTOC 微環(huán)境驅(qū)動(dòng)了腫瘤細(xì)胞深度的轉(zhuǎn)錄重塑。

差異表達(dá)基因分析顯示，與 3D 球體相比， VLTOC 中顯著上調(diào)基因 2953 個(gè)，顯著下調(diào)基因 2830 個(gè)。功能注釋表明，上調(diào)基因顯著富集于腫瘤代謝、增殖、轉(zhuǎn)移及血管生成等關(guān)鍵惡性進(jìn)程相關(guān)功能模塊。具體基因?qū)用?，代謝相關(guān)基因 PRR11 、 CDK1 、 CDK2 ，增殖標(biāo)志基因 MKI67 、 CCN2 、 ABLIM2 ，侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)基因 FLT1 、 MMP1 、 MMP2 ，血管生成相關(guān)基因 CD93 、 ESM1 、 ANGPT2 等在 VLTOC 中均呈現(xiàn)顯著高表達(dá)。

WikiPathways 通路富集分析進(jìn)一步揭示，相較于 3D 球體， VLTOC 模型中腫瘤相關(guān)通路顯著富集，包括線粒體復(fù)合物 II 組裝、 IL-24 信號(hào)通路、 VEGFR2 介導(dǎo)信號(hào)級(jí)聯(lián)等。基因集富集分析顯示，細(xì)胞周期、 IL-24 信號(hào)、 VEGFA-VEGFR2 信號(hào)通路在 VLTOC 中顯著上調(diào)。上述結(jié)果共同表明， VLTOC 模型中的腫瘤細(xì)胞呈現(xiàn)代謝重編程、增殖能力增強(qiáng)、血管生成活性及侵襲潛能升高的表型特征，與臨床腫瘤惡性進(jìn)展的關(guān)鍵標(biāo)志高度吻合。

3） 血管嵌合體形成過(guò)程的動(dòng)態(tài)可視化與量化分析

血管嵌合體指內(nèi)皮細(xì)胞部分被腫瘤細(xì)胞替代、形成腫瘤細(xì)胞 - 內(nèi)皮細(xì)胞混雜共構(gòu)的血管壁結(jié)構(gòu)，該形態(tài)與腫瘤患者不良預(yù)后密切相關(guān)，但長(zhǎng)期缺乏可動(dòng)態(tài)觀測(cè)的體外模型。

本研究通過(guò)共聚焦三維重建及免疫熒光染色，首次在芯片模型中清晰捕獲 血管嵌合體 的立體結(jié)構(gòu)。 XY 、 YZ 、 XZ 三軸斷層掃描顯示，紅色熒光標(biāo)記的 A549 腫瘤細(xì)胞嵌入綠色熒光標(biāo)記的 HUVEC 單層，向血管腔內(nèi)突起，形成典型鑲嵌形態(tài)。 VLTOC 切片免疫熒光染色進(jìn)一步確認(rèn) 血管嵌合體 結(jié)構(gòu)： Ki67 陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞簇占據(jù) CD31 陽(yáng)性內(nèi)皮層間隙，該形態(tài)特征與裸鼠移植瘤組織切片的免疫熒光染色結(jié)果高度一致。值得注意的是， 血管嵌合體 區(qū)域的內(nèi)皮細(xì)胞亦呈現(xiàn) Ki67 陽(yáng)性，提示其獲得增殖性腫瘤相關(guān)內(nèi)皮表型； MMP2 在腫瘤細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞中均有共表達(dá)，提示內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，獲得促基質(zhì)重塑及促侵襲能力。

為表征 血管嵌合體 生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，研究團(tuán)隊(duì)以首次檢出 血管嵌合體 的時(shí)間點(diǎn)為 M0 ，進(jìn)行每日連續(xù)成像追蹤。結(jié)果顯示， 血管嵌合體 形成后前兩日內(nèi)擴(kuò)張加速，表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞沿血管壁縱向擴(kuò)展、內(nèi)皮層缺損進(jìn)行性擴(kuò)大。定量統(tǒng)計(jì)表明， 31% 的血管旁腫瘤類器官形成 血管嵌合體 ，其中 71% 的 血管嵌合體 事件發(fā)生于內(nèi)皮化后 2 天內(nèi)，第 2 天達(dá)發(fā)生率峰值。三株細(xì)胞系中， A549 來(lái)源類器官呈現(xiàn)最高的 血管嵌合體 發(fā)生率及第 5 天最大擴(kuò)張面積。內(nèi)皮細(xì)胞存在與否的對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示，無(wú)內(nèi)皮襯覆通道中腫瘤類器官對(duì)中空通道的侵入率及侵入面積均顯著高于內(nèi)皮化通道，證實(shí)完整內(nèi)皮屏障對(duì)腫瘤侵襲及 血管嵌合體 起始具有抑制性調(diào)控作用。

4）細(xì)胞骨架重塑是驅(qū)動(dòng) 血管嵌合體 形成與進(jìn)展的關(guān)鍵機(jī)制

為解析 血管嵌合體 形成的分子驅(qū)動(dòng)機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)整合轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析與功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?；蚣患治鲲@示，相較于 3D 球體模型， VLTOC 模型中微管骨架調(diào)控通路顯著富集， CDK1 、 KIF2C 、 STMN1 、 AURKB 等微管動(dòng)態(tài)相關(guān)基因顯著上調(diào)； F- 肌動(dòng)蛋白相關(guān)通路未達(dá)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著水平。

免疫熒光染色對(duì)轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)進(jìn)行蛋白水平驗(yàn)證。結(jié)果顯示， VLTOC 中微管蛋白熒光強(qiáng)度較 3D 球體顯著升高， F- 肌動(dòng)蛋白熒光強(qiáng)度亦呈現(xiàn)顯著上調(diào)，與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)部分差異可能源于轉(zhuǎn)錄 - 翻譯事件的時(shí)間滯后。該結(jié)果支持細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)重構(gòu)可能是腫瘤侵襲與 血管嵌合體 形態(tài)發(fā)生的匯聚機(jī)制。

為功能驗(yàn)證該假說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)血管腔內(nèi)灌注途徑分別給予微管聚合抑制劑 tubulin inhibitor 6 、 F- 肌動(dòng)蛋白裝配抑制劑 Cytochalasin D 、 Rho 激酶通路抑制劑 Y-27632 。三類抑制劑處理均未對(duì)腫瘤類器官增殖活性及細(xì)胞活力產(chǎn)生顯著影響，但均顯著抑制 血管嵌合體 的發(fā)生與擴(kuò)張。其中， F- 肌動(dòng)蛋白抑制幾乎完全阻斷 血管嵌合體 形成； ROCK 通路阻斷 —— 作為細(xì)胞骨架收縮性的關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn) —— 顯著削弱 血管嵌合體 的起始與進(jìn)展。上述結(jié)果共同確立細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)重塑作為 血管嵌合體 形成及腫瘤相關(guān)血管共選的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

5） 基于腫瘤生長(zhǎng)、血管嵌合體動(dòng)力學(xué)及健康微血管損傷的三維度藥效評(píng)價(jià)體系建立

為驗(yàn)證 VLTOC 模型在藥物測(cè)試中的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值，研究團(tuán)隊(duì)選取 5 種臨床獲批的非小細(xì)胞肺癌化療藥物 —— 紫杉醇、順鉑、伊立替康、奧沙利鉑、吉西他濱 —— 進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。采用基于單層培養(yǎng) A549 細(xì)胞 IC50 幾何均值（約 140 nM ）的標(biāo)準(zhǔn)化給藥劑量 100 nM ，通過(guò)持續(xù)血管腔灌注給藥，對(duì)腫瘤類器官增殖、 血管嵌合體 動(dòng)力學(xué)、健康微血管屏障完整性進(jìn)行并行量化。

腫瘤類器官生長(zhǎng)追蹤顯示，紫杉醇與吉西他濱對(duì)腫瘤類器官增殖呈現(xiàn)顯著抑制作用，而順鉑、伊立替康、奧沙利鉑在 100 nM 劑量下未顯示統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著的腫瘤生長(zhǎng)抑制效應(yīng)。

血管嵌合體 動(dòng)力學(xué)分析顯示，紫杉醇與吉西他濱顯著降低 血管嵌合體 發(fā)生率及擴(kuò)張速率；伊立替濱選擇性抑制 血管嵌合體 擴(kuò)張速率而不影響發(fā)生率；順鉑與奧沙利鉑對(duì)兩項(xiàng)指標(biāo)均無(wú)顯著調(diào)節(jié)作用。

針對(duì)化療藥物脫靶血管毒性，研究團(tuán)隊(duì)在無(wú)腫瘤類器官的健康微血管模型中評(píng)價(jià)藥物對(duì)血管屏障功能的損害。除奧沙利鉑外，其余 4 種化療藥物處理均導(dǎo)致 FITC- 葡聚糖外滲顯著增加，血管通透系數(shù)較對(duì)照組顯著升高，表明治療劑量的紫杉醇、順鉑、伊立替康、吉西他濱可對(duì)健康脈管系統(tǒng)造成脫靶損傷，而奧沙利鉑在所測(cè)試化療藥物中呈現(xiàn)最佳血管安全性。該結(jié)果與臨床報(bào)道的化療相關(guān)血管毒性譜系高度一致。

6） 血管嵌合體擴(kuò)張速率與 TCGA 藥物敏感性預(yù)測(cè)呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)性

為評(píng)估 VLTOC 模型的藥物篩選預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，研究團(tuán)隊(duì)基于癌癥基因組圖譜肺腺癌隊(duì)列數(shù)據(jù)， 采用 Onco-predict 機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì) 5 種化療藥物的敏感性進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與 VLTOC 實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)比較。

通過(guò)單變量回歸及 LASSO 回歸遞進(jìn)分析，從 VLTOC 差異表達(dá)基因中篩選出 112 個(gè)與 TCGA 肺腺癌患者生存不良相關(guān)的候選特征，進(jìn)一步經(jīng)多變量回歸鑒定出 11 個(gè)基因作為獨(dú)立預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)因子，包括 FAM83A 等既往報(bào)道經(jīng) HIF-1α/ 糖酵解軸促進(jìn)肺癌侵襲的關(guān)鍵分子。功能注釋顯示，該 11 基因集主要參與腫瘤代謝調(diào)控、活性氧穩(wěn)態(tài)及微小 RNA 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

基于 11 基因構(gòu)建的預(yù)后列線圖成功將 TCGA 患者劃分為高風(fēng)險(xiǎn)組與低風(fēng)險(xiǎn)組， Kaplan-Meier 生存分析證實(shí)高風(fēng)險(xiǎn)組患者生存概率顯著低于低風(fēng)險(xiǎn)組，時(shí)間依賴性受試者工作特征曲線顯示 1 年、 3 年、 5 年生存預(yù)測(cè)的曲線下面積分別為 0.82 、 0.75 、 0.71 ，預(yù)測(cè)效能良好。

基于該 11 基因特征集，研究團(tuán)隊(duì)采用 Onco-predict 算法計(jì)算 5 種化療藥物的敏感性評(píng)分，并與 VLTOC 實(shí)測(cè)的腫瘤生長(zhǎng)抑制率及血管嵌合體擴(kuò)張抑制率進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，藥物敏感性預(yù)測(cè)評(píng)分與腫瘤生長(zhǎng)抑制率呈中等程度相關(guān)，未達(dá)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著水平；而與血管嵌合體擴(kuò)張抑制率呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)性， Pearson 相關(guān)系數(shù) r=0.9828 ， P=0.0027 。該結(jié)果表明，血管嵌合體擴(kuò)張速率相較于傳統(tǒng)腫瘤生長(zhǎng)指標(biāo)，是與臨床藥物敏感性更具預(yù)測(cè)一致性的量化指標(biāo)，確立其作為抗腫瘤轉(zhuǎn)移藥物療效評(píng)價(jià)核心指標(biāo)的價(jià)值。

7） 中藥藥效物質(zhì) 楝酰胺在 VLTOC 模型中呈現(xiàn)抗侵襲、低血管毒性、促免疫粘附三重藥理特征

為進(jìn)一步驗(yàn)證 VLTOC 平臺(tái)對(duì)候選化合物藥效及作用機(jī)制的預(yù)測(cè)能力，研究團(tuán)隊(duì)選擇來(lái)源于楝科植物的天然活性成分楝酰胺（ RocA ）作為驗(yàn)證對(duì)象。 RocA 既往報(bào)道具有抗非小細(xì)胞肺癌活性，但其對(duì)腫瘤 - 血管交互及血管嵌合體形成的影響尚未闡明。

基于二維細(xì)胞毒性與劃痕遷移實(shí)驗(yàn)，確定 RocA 對(duì) A549 細(xì)胞的 IC50 為 88.6 nM ， 100 nM 劑量下顯著抑制細(xì)胞遷移。據(jù)此在 VLTOC 模型中設(shè)置 100 nM 、 50 nM 、 20 nM 三個(gè)給藥劑量。結(jié)果顯示， RocA 呈劑量依賴性抑制腫瘤類器官生長(zhǎng)， 50 nM 及以上劑量對(duì)血管嵌合體發(fā)生率及擴(kuò)張速率均呈現(xiàn)顯著抑制效應(yīng)。值得注意的是，與紫杉醇、吉西他濱、伊立替康等傳統(tǒng)化療藥物不同， RocA 在 100 nM 有效抗腫瘤劑量下未對(duì)微血管屏障完整性造成顯著損傷，血管通透系數(shù)與對(duì)照組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示其具備潛在的治療窗口優(yōu)勢(shì)。

為解析 RocA 在 VLTOC 模型中的分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)對(duì) 100 nM RocA 處理 24 小時(shí)的 VLTOC 樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。差異表達(dá)基因分析鑒定出 237 個(gè)顯著變化基因，通路富集分析顯示 II 型干擾素信號(hào)、 TWEAK 信號(hào)通路、 TNFα 信號(hào)通路等免疫調(diào)控相關(guān)通路在 RocA 處理組顯著激活，與既往報(bào)道 RocA 通過(guò) cGAS-STING 通路激活非小細(xì)胞肺癌中 NK 細(xì)胞浸潤(rùn)、增強(qiáng)抗腫瘤免疫的發(fā)現(xiàn)高度一致。

為定量評(píng)估 RocA 的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)在 VLTOC 平臺(tái)中建立流動(dòng)免疫細(xì)胞粘附實(shí)驗(yàn)體系。經(jīng) RocA 預(yù)處理 48 小時(shí)后，將熒光標(biāo)記的 THP-1 單核細(xì)胞以 10?/mL 濃度在生理剪切應(yīng)力下灌注通過(guò)微血管腔 10 分鐘，隨后以新鮮培養(yǎng)基持續(xù)灌注 15 分鐘洗去非粘附細(xì)胞。定量分析顯示， RocA 處理組微血管壁粘附 THP-1 細(xì)胞密度較對(duì)照組顯著升高。在 4 dynes/cm2 生理剪切應(yīng)力下持續(xù)灌注 24 小時(shí)后， RocA 處理組仍維持顯著更高的 THP-1 滯留比例。該結(jié)果從功能層面證實(shí) RocA 促進(jìn)免疫細(xì)胞與腫瘤血管壁的穩(wěn)定粘附，為 RocA 聯(lián)合免疫治療的潛在應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

8）VLTOC 模型藥效觀察與動(dòng)物模型平行驗(yàn)證呈現(xiàn)高度一致性

為評(píng)估 VLTOC 模型藥效數(shù)據(jù)的體內(nèi)轉(zhuǎn)化一致性，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建 A549 裸鼠皮下移植瘤模型，系統(tǒng)研究 RocA 的抗腫瘤療效與系統(tǒng)毒性。荷瘤小鼠隨機(jī)分為兩組，治療組每 48 小時(shí)腹腔注射 RocA 2 mg/kg ，對(duì)照組給予等體積溶媒，連續(xù)給藥 14 天。

長(zhǎng)期腫瘤體積追蹤顯示， RocA 治療組自給藥第 8 天起腫瘤體積增長(zhǎng)顯著緩于對(duì)照組，終點(diǎn)腫瘤體積及瘤重均顯著低于對(duì)照組。腫瘤組織 HE 染色顯示，對(duì)照組腫瘤細(xì)胞核形態(tài)保存、胞質(zhì)結(jié)構(gòu)完整， RocA 治療組腫瘤組織呈現(xiàn)廣泛空泡化 —— 細(xì)胞損傷典型形態(tài)學(xué)標(biāo)志。 Ki67 免疫組化染色定量證實(shí) RocA 治療組腫瘤細(xì)胞增殖活性顯著受抑。

為表征血管嵌合體在動(dòng)物模型中的存在及 RocA 的干預(yù)效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)腫瘤組織切片進(jìn)行 CD31/Ki67 及 CD31/TTF-1 雙重免疫熒光染色。共定位分析顯示，對(duì)照組腫瘤組織中存在 CD31 陽(yáng)性內(nèi)皮層被 Ki67 陽(yáng)性或 TTF-1 陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞簇占據(jù)的血管嵌合體結(jié)構(gòu)， RocA 治療組血管嵌合體占所有血管樣結(jié)構(gòu)的比例顯著下降。該結(jié)果與 VLTOC 模型觀測(cè)到的 RocA 抑制血管嵌合體發(fā)生率及擴(kuò)張速率高度吻合。

腫瘤組織 CD45 免疫組織化學(xué)染色顯示， RocA 治療組腫瘤內(nèi)白細(xì)胞浸潤(rùn)面積顯著高于對(duì)照組，提示 RocA 促進(jìn)腫瘤免疫浸潤(rùn)，與 VLTOC 中 THP-1 粘附增加的功能實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互印證。主要臟器 HE 染色顯示，心、肝、脾、肺、腎組織形態(tài)在兩組間未見明顯差異，核仁結(jié)構(gòu)保存、無(wú)病理空泡化，提示 RocA 在有效劑量下未造成顯著器官毒性。

上述動(dòng)物模型數(shù)據(jù)與 VLTOC 平臺(tái)在抗腫瘤增殖、抑制血管嵌合體、維持血管完整性、促進(jìn)免疫粘附等維度的觀測(cè)結(jié)果呈現(xiàn)高度一致性，系統(tǒng)驗(yàn)證了 VLTOC 模型的體內(nèi)轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)效能。

本研究構(gòu)建了血管化肺癌類器官芯片平臺(tái)，并建立了基于腫瘤生長(zhǎng)、血管嵌合體動(dòng)力學(xué)、健康血管損傷三維度的藥效評(píng)價(jià)體系，取得以下進(jìn)展：

模型創(chuàng)新層面，在體外實(shí)現(xiàn)血管嵌合體形成過(guò)程的動(dòng)態(tài)可視化與單細(xì)胞分辨率實(shí)時(shí)追蹤，填補(bǔ)了替代性血管化體外模型的長(zhǎng)期空白。該平臺(tái)采用膠原基質(zhì)三維共培養(yǎng)、生理剪切力灌注、患者來(lái)源細(xì)胞整合等設(shè)計(jì)要素，在腫瘤 - 血管交互復(fù)現(xiàn)度與定量可控性方面較傳統(tǒng)模型形成本質(zhì)提升。

機(jī)制發(fā)現(xiàn)層面，整合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白水平驗(yàn)證與功能干預(yù)實(shí)驗(yàn)，確立細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)重塑作為血管嵌合體起始與進(jìn)展的核心驅(qū)動(dòng)力。該發(fā)現(xiàn)將細(xì)胞骨架調(diào)控從腫瘤細(xì)胞內(nèi)在遷移能力的經(jīng)典范疇拓展至腫瘤 - 血管結(jié)構(gòu)重構(gòu)的新型功能維度。

方法學(xué)層面，建立以血管嵌合體擴(kuò)張速率為核心指標(biāo)的抗轉(zhuǎn)移藥效評(píng)價(jià)方法?；?5 種臨床化療藥物及 TCGA 機(jī)器學(xué)習(xí)藥物敏感性預(yù)測(cè)的關(guān)聯(lián)分析顯示，血管嵌合體擴(kuò)張抑制率與臨床藥物敏感性預(yù)測(cè)評(píng)分的相關(guān)性顯著強(qiáng)于傳統(tǒng)腫瘤生長(zhǎng)抑制指標(biāo)。該發(fā)現(xiàn)將血管嵌合體動(dòng)力學(xué)確立為兼具機(jī)制關(guān)聯(lián)性與臨床轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)價(jià)值的藥效量化指標(biāo)。

轉(zhuǎn)化驗(yàn)證層面，通過(guò)臨床化療藥物、候選天然產(chǎn)物、患者數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)、動(dòng)物模型平行驗(yàn)證的四級(jí)驗(yàn)證體系，系統(tǒng)論證了 VLTOC 平臺(tái)的藥物篩選效能與臨床預(yù)測(cè)一致性。楝酰胺在芯片 - 動(dòng)物雙模型中呈現(xiàn)抗侵襲、低血管毒性、促免疫粘附的三重藥理特征，為靶向替代性血管化的抗轉(zhuǎn)移策略提供了候選分子與驗(yàn)證范式。

本研究為抗腫瘤轉(zhuǎn)移藥物研發(fā)提供了兼具生理相關(guān)性、動(dòng)態(tài)可視化、多維量化能力的新型評(píng)價(jià)工具，將替代性血管化 —— 這一長(zhǎng)期處于研究視野邊緣的耐藥機(jī)制 —— 納入可控、可測(cè)、可篩的體外研究體系，為后續(xù)靶向腫瘤 - 血管交互的抗轉(zhuǎn)移策略開發(fā)奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202526981

制版人：十一

BioArt

Med

Plants

人才招聘

學(xué)術(shù)合作組織

（*排名不分先后）

轉(zhuǎn)載須知

【非原創(chuàng)文章】本文著作權(quán)歸文章作者所有，歡迎個(gè)人轉(zhuǎn)發(fā)分享，未經(jīng)作者的允許禁止轉(zhuǎn)載，作者擁有所有法定權(quán)利，違者必究。