肿瘤药物研发面临着巨大的挑战，而临床前研究与成功的临床试验之间的差距依然是该领域的主要障碍。值得注意的是，肿瘤领域的临床试验成功率令人惊讶地低。尽管大多数疾病相关药物的批准率在10%-20%之间，肿瘤药物的批准率却仅为5%。这在很大程度上源于临床前成功难以转化为临床益处。此外，药企开发新药的成本显著增加，研究数据显示，FDA每批准一款新肿瘤药物，花费高达26亿美元。肿瘤药物开发失败率高的一个关键因素是缺乏有效的预测模型。尽管活体动物模型（如PDX）能提供重要视角，但它们无法再现肿瘤微环境，因此在模拟人类疾病方面的转化医学价值有限。此外，动物模型面临着日益严重的伦理争议。而传统的2D体外模型则显得局限性明显，缺乏肿瘤组织的重要组成部分，如血管、胞外基质和间质细胞等，使其难以成为有效的研究模型。尽管3D组织模型（如肿瘤球和类器官）已在体外研究中出现，但大多数3D外模型同样缺乏全面的组织微环境，比如免疫成分或血管化。器官芯片模型能够模拟肿瘤细胞、基质成分和免疫系统之间的相互作用，通过再现真实的肿瘤微环境（TME）来有效连接简单的2D培养与复杂的动物研究，从而进行更精准的药物渗透、有效性和毒副作用评估。此外，患者来源的肿瘤组织可以有效缩小临床前研究与患者真实反应之间的差距，提供个性化的肿瘤治疗方案。

器官芯片的血管化模型仿真患者体内肿瘤组织的快速生长过程，该过程需依赖于丰富的营养物质，导致肿瘤组织内部及其周围形成复杂的血管网络。通过抑制血管生成来干预肿瘤，以及单独或联合其他治疗方式来抗击肿瘤，已经成为一些实体瘤临床实践中的重要手段，如肝癌和结直肠癌等。2D体外模型无法有效模拟血管生成过程，PDX模型虽有一定价值但面临物种差异难以克服的局限性，而3D类器官模型主要由上皮细胞组成，同样缺乏血管化的能力。今天我们将探讨如何利用高通量无膜屏障芯片构建体外血管化模型，以及如何利用该模型进行促血管生成和抗血管生成药物的研究。

在高通量无膜屏障芯片上构建的可灌注3D血管出芽模型，能够有效模拟血管出芽，即从已有血管上生长新血管的过程。这个过程受到细胞微环境中多种因素的调节，如生化梯度和血流灌注。然而，在现有的体外血管出芽模型中，这些自主调节的因素常常缺失。研究者整合了血流灌注和生化浓度梯度，展示了构建生理血管出芽和微血管形成模型的可行性。通过凝胶注入形成的屏障，细胞植入后可摇摆灌注培养，最终形成有管腔的微血管结构。在血管生成因子的刺激下，微血管会向着凝胶屏障生长并出芽，显示出生物学系统的真实反应。

研究者们在高通量无膜屏障芯片上开发了微血管模型，并确定了血管出芽的刺激组合，对其进行了评估。通过观察出芽数量、平均长度、圆形度和直径等多个维度，可以定量分析不同刺激对整体血管生成的促效应。此外，研究者还针对1537种蛋白酶抑制剂（PKIs）的抗血管出芽效果进行了筛选，成功识别出一系列有效的抗血管生成化合物，并评估其血管通透性及潜在毒性，为后续肿瘤药物研发提供了重要的实验数据支持。

俄罗斯专享会294将为广大科研人员展示高通量无膜屏障芯片的优势和潜在的应用方向，包括血管、肠道和肾小管等管状模型的构建，肿瘤微环境的重建，以及药物开发和筛选等。无论是在基础科学研究还是药物筛选方面，这项技术都展现了巨大的潜力，为生物医疗领域带来了新机遇。关注俄罗斯专享会294，了解器官芯片在生命健康科技方面的最新动态与研究成果，让我们共同见证未来的医疗创新与进步。