[发明专利]一种基于肿瘤芯片的新生血管形成及药物评价方法

说明书

本发明提供了一种基于肿瘤芯片的新生血管形成及药物评价方法，特别针对三维肿瘤细胞诱导的新生血管生成及抗肿瘤药物评价。所涉及的芯片主要由两个细胞入口池，三维基质入口池，废液池，细胞培养室和三维基质室组成；基于该芯片的肿瘤新生血管模拟及药物抗血管形成评估方法可实现对3D肿瘤细胞诱导的血管内皮细胞出芽、在基质中的迁移和类血管样条索形成进行实时观察与动态追踪，并同时观测药物作用下肿瘤及内皮细胞的形态、增殖、凋亡以及迁移，获得细胞对药物响应的多参数信息。

技术领域

本发明属于微流控技术、组织工程等领域，具体涉及一种基于肿瘤芯片的新生血管形成及药物评价方法。

背景技术

恶性肿瘤最显著的表型是血管内皮细胞的失控性生长及异常血管增生，血管生成是肿瘤生长、转移的必备条件。研究肿瘤血管形成对于了解恶性肿瘤发生、发展、侵袭和转移的生物学行为和机制，以及抗肿瘤药物开发具有重要的应用价值。目前，传统的肿瘤血管形成研究主要依赖孔板实验和血管形成实验。通过血管内皮细胞的条件培养基观察其对血管内皮官腔样结构形成的影响。该方法虽然操作简便，但这种基于二维细胞培养的方式与体内的血管形成过程差异较大。不仅难以反映体内血管内皮细胞的3D细胞团生长状态，也难以观察血管形成中的出芽这一关键始动步骤。而且，条件培养基这种刺激方式也使血管内皮细胞生长与血管形成两个病理过程产生了时空断裂，无法观察到肿瘤生长与血管新生之间的直接关联和相互影响。

器官芯片技术作为一门迅速发展起来的科学技术，已经在生物医学领域展现了其独特的优势，更因其同细胞尺寸匹配、环境同生理环境相近、在时间和空间维度上能够提供更为精确的操控，易于通过灵活设计实现多种细胞功能研究等特点而成为新一代细胞研究的重要平台。本发明致力于提供一种肿瘤细胞3D生长与内皮细胞出芽血管形成的3D共培养研究体系，以模拟体内的肿瘤细胞诱导的新生血管形成这一典型病理变化，可同时实现对3D肿瘤细胞增殖、迁移、内皮细胞形变、穿胶、管腔样结构形成等一系列变化的仿生模拟和动态实时观察，为抗肿瘤药物开发提供了一种有力的多因素评估手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于肿瘤芯片的新生血管形成及药物评价方法，特别是一种针对3D肿瘤细胞诱导血管形成研究的芯片系统。

本发明提供一种肿瘤芯片由上下两层PDMS粘合封接而成，包括肿瘤细胞团入口池，细胞外基质入口池，血管内皮细胞入口池，废液池，肿瘤细胞团培养室，血管内皮细胞培养室，基质室；

所述肿瘤细胞培养室上连肿瘤细胞入口池，下连1#废液池；

所述血管内皮细胞培养室上连血管内皮细胞入口池，下连2#废液池；

所述基质室两端为细胞外基质入口池，中间部分为“丰”字形，中间的横向结构为对称排列着7～10个栅栏结构，基质室通过两边的栅栏结构与两侧的肿瘤细胞培养室和血管内皮细胞培养室连接；

本发明提供的微流控芯片，所述微流控芯片是由高度不同的两部分组成，细胞培养室高度为200-1000μm，基质入口池和基质室高度为50-300μm。

本发明还提供了一种基于肿瘤芯片的新生血管形成及药物评价方法，具体过程如下：

(1)芯片基质灌注

采用matrigel工作液，用移液器将其加入基质入口池，每孔0.5-10μl；加适量PBS缓冲液于培养皿中，将固定芯片的培养皿放入培养箱中孵育10-60min凝胶，凝胶过程结束后，从肿瘤细胞入口池和血管内皮细胞入口池分别加入两种细胞的培养液；

(2)芯片细胞接种及培养