[发明专利]灌流式组织培养及药物敏感性试验装置

说明书

本发明涉及一种组织培养及药物敏感性试验装置，它是由供液槽(A)、过滤管(B)、灌流培养层(C)、支持方盘(D)、收液槽(E)及保护盒(F)组成的灌流式组织培养及药物敏感性试验装置。

如何正确筛选出对某一肿瘤具有化疗敏感性的药物来进行针对性较强的个体化治疗，以期提高化疗效果并降低化疗药物的毒副作用，已成为近年来改善肿瘤化疗方法所追求的目标。自七十年代以来，化疗药物敏感性试验在探索中不断发展，目前已有体内和体外两大类试验方法。但是这两类方法均不能反映药物在体内对肿瘤的实际杀伤情况，主要问题有：(1)动物体内药敏试验虽然模拟了人体内的生理环境，但与人体内的复杂的免疫环境相比差异仍很大，而且实验周期长、费用高昂、用药量大，这些因素限制了它的应用；(2)以往应用的体外单层细胞或单细胞悬液培养药物敏感性试验，肿瘤细胞在加入化疗药物的培养液中生长，往往使所测得的药物敏感性明显高于体内实际情况，不能反应体内可能参与作用的其它因素。

由于实体瘤在体内占据一定的空间立体结构，其表层及不同深度层的血管分布、氧及营养物质的供应均不相同，处于不同增殖状态的细胞数及比例亦不相同，从而导致了对化疗药物敏感性的差异。探索能够模拟实体瘤内部血运不丰富、药物不易到达深部、细胞增殖周期不同步以及有相应的细胞生长微环境等因素的体外细胞培养法日益受到重视。细胞团或组织块培养法有类组织的特点，但肿瘤细胞团仍浸于培养液中生长，不能建立适于细胞生长的微环境，另外，由于各细胞团或组织块的取材部位的不同，各细胞团或组织块间的均一性和可比性存在差异，以及在培养过程中细胞团或组织块内部可出现自发性坏死等因素，均不利于对药物敏感性试验结果的判定。

由德国学者Petra Kpf-maier于1991年报道的人体肿瘤的类器官培养法(1.Petra Kpf-Maier and B.Zimermann.Organoid reorganizationof human tumors under in vitro conditions.Cell and Tissue Research.1991，264：563-576；2.Petra Kpf-Maier.A new approach for realizingthe″antioncogram″.Life Sciences.1992，50(22)：1711-1718；3.P.Kpf-Maier and B.Kolon.An organoid culture assay(OCA) for deter-mining the drug sensitivity of human tumors.Int J Cancer.1992，51：99-107)，即将由肿瘤组织制备的高浓度的含有多种细胞的悬液滴在置于培养液表面的滤纸上的细胞生长介质滤膜(如硝酸纤维膜)上进行培养，几天后可形成紧密的细胞团，由此建立了一个类似人体内肿瘤生长环境的肿瘤模型。这种类器官培养法具有以下特点：(1)经培养生长成由成纤维细胞、肌上皮细胞以及上皮来源的癌细胞等异源细胞组成的癌细胞团；(2)细胞团内具有腺腔、微绒毛、细胞间连接灌流体等类似来源组织的立体形态结构特征；(3)保持了肿瘤细胞异质性，建立了细胞间的相互作用关系；(4)培养基中的药物须透过滤膜的孔接触癌细胞，生长微环境以及与药物的作用方式近似于体内的情况。但是此方法在生理代谢与药代动力学方面尚存在一些问题，如体内血供不断给肿瘤提供营养物质，同时带走组织代谢排泄物，使局部微环境保持稳定等，而这种类器官培养法仅依靠渗透作用局部交换，细胞生长微环境中的代谢产物将会在局部逐渐积累增多，而提供的氧和营养物质却逐渐减少，同时加入培养基中的药物透过细胞生长介质滤膜的量和速度也受到影响。

本发明的目的是为了解决Petra Kpf-maier的类器官培养法中存在的上述问题和缺点，研制一种适用于药物敏感性试验的组织培养装置。参照1964年陈瑞铭和朱德厚报道的利用滤纸虹吸原理培养器官的方法(实验生物学报.1964，9(2)：163-171)以及鲍家驹报道的网格法器官培养(章静波主编.细胞生物学实用方法与技术.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社.1995，8：47-49)和章静波等报道的灌流式器官培养法(实验生物学报.1979，12：299-300)，在Petra Kpf-maier类器官培养法的基础上加以改进和发展，从生理学、组织学、肿瘤生物学及药理学等方面出发，在多重试验的基础上，发明了本项灌流式组织培养及药物敏感性试验装置。

本发明的目的可采用以下技术方案来实现：