Adv Mater | 刘妍君/陈飞合作团队开发个性化血管化肿瘤类器官芯片用于肿瘤转移评估及靶向治疗

癌症是影响全球民众健康的头号问题，而肿瘤转移是导致癌症患者死亡的首要原因，是人类在攻克肿瘤的过程中面临的重大挑战。目前，科学家对于肿瘤转移的研究仍处于知其然不知其所以然的阶段，驱动肿瘤转移的原因与分子机制尚不明确。肿瘤转移，作为一个极具侵袭性的生物学过程，涉及癌细胞从原发肿瘤部位扩散到远处器官，从而急剧恶化患者的预后和生存率。这个复杂的多阶段过程由癌细胞与周围肿瘤微环境 （TME） 之间严格调节的相互作用驱动，包括转移相关信号通路、肿瘤血管生成、代谢变化、免疫调节和机械力。近年来，研究人员不断努力揭示肿瘤与TME之间的复杂关系，但受限于缺乏合适的模型系统，深入探究这一相互作用的本质仍面临重重困难。肿瘤类器官技术的出现，为癌症研究带来了革命性的突破，它能够在体外模拟真实肿瘤的细胞结构与行为特征。然而，由于缺乏功能性的脉管系统，这些类器官在完全再现肿瘤生理特性方面仍有所欠缺。在此背景下，基于微流体技术的器官芯片 （OoC） 在模拟人体生理条件、实现高时空分辨率的动态成像和分子分析方面表现出强大的能力。

近日，复旦大学生物医学研究院刘妍君和陈飞合作团队在Advanced Materials上发表题为Personalized Vascularized Tumor Organoid-on-a-Chip for Tumor Metastasis and Therapeutic Targeting Assessment的研究论文。该研究创新性地开发了一种新型血管化患者来源肿瘤类器官（PDTO）芯片，以探索肿瘤血管化过程中肿瘤和TME之间错综复杂的串扰。

该模型成功地在体外重构了肿瘤特异性血管微环境，具备可灌注的分层脉管系统，精确再现了临床肿瘤血管中观察到的复杂结构和功能异质性。通过这一芯片平台，研究人员实现了对患者肿瘤血管从单细胞到组织水平的高分辨率、长时程动态研究，揭示了不同转移潜能的肿瘤与血管间存在差异化的相互作用模式，这为癌症研究中的血管新生及转移异质性提供了重要见解。此外，该多功能芯片平台精准测试了对VEGFR2抑制剂等抗血管生成治疗的临床反应，并进一步揭示了Notch 通路在激活诱导肿瘤类器官向血管定向迁移中的作用，为临床前药物疗效的评估提供了理想的平台，有力推动了个性化治疗靶点筛选等精准医疗领域的发展与实现。同时，芯片上PDTO的迁移行为与其临床转移潜力密切相关，展现了该平台在预测临床肿瘤转移方面具有重要的意义和价值。结合现代单细胞转录组测序和基因修饰技术，该血管化类器官芯片平台展现出进一步发展为新型疾病建模系统的广阔前景。未来，有望在临床前高通量药物筛选评价、耐药性研究、个性化医疗等方面发挥巨大的应用潜力。

A. 血管化肿瘤类器官芯片研究概念图 B.血管与PDTO互作

复旦大学生物医学研究院刘妍君教授和陈飞教授为本文共同通讯作者。复旦大学博士生杜洋、王义冉，上海交通大学医学院附属瑞金医院鲍其远医生为本文共同第一作者。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412815

制版人：十一

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