肿瘤药物研发所面临的困境，尤其是临床前研究与成功临床试验之间的差距，仍然是肿瘤药物发现中的最大障碍。肿瘤领域的临床试验成功率令人担忧，尽管大多数疾病相关药物的获批率在10-20%之间，肿瘤药物的获批率却仅为5%。这主要归因于临床前研究的成功难以有效转化为临床收益。此外，制药公司开发新药的成本也在显著上升，数据预计显示FDA每批准一个新型肿瘤药物的费用高达26亿美元。肿瘤药物开发高失败率的关键在于缺乏有效的预测模型。尽管动物模型如PDX提供了重要的视角，但由于无法重现肿瘤微环境，其在模拟人类疾病中的转化医学价值相对有限，且动物模型正面临日益严重的伦理争议。另一方面，传统的二维体外模型显著限制了研究，因为它们缺乏肿瘤组织中的重要组成部分，如血管、胞外基质和间质细胞等，导致其在研究中的有效性受到质疑。虽然3D组织模型如肿瘤球和类器官已被引入研究领域，但大多数三维体外模型同样缺乏全面的组织微环境，例如免疫成分或血管化。器官芯片模型能够模拟肿瘤细胞、基质成分及免疫系统的相互作用，通过重现真实的肿瘤微环境（TME）来连接简单的2D培养与复杂的动物研究，以便更有效地进行药物渗透、有效性及毒副作用的评估。此外，利用患者来源的肿瘤组织，有助于在临床前研究与患者真实响应之间架起桥梁，从而提供个性化的肿瘤治疗。

器官芯片血管化模型能够应对肿瘤组织快速生长所需的大量营养物质需求，从而形成丰富的血管网络。通过抑制血管生成以控制肿瘤生长，单独或联用其他治疗手段，已成为某些实体瘤（如肝癌、结直肠癌等）临床实践中的关键策略。2D体外模型显然无法模拟血管生成过程，而PDX模型及其与人类的物种差异也是一大挑战。3D类器官模型多由上皮细胞构成，亦缺乏血管化现象。因此，本文将探讨研究者如何利用高通量无膜屏障芯片实现体外血管化模型的构建，以及如何运用这些模型进行促进或抑制血管生成药物的研究。

高通量无膜屏障芯片是一种可灌注的3D血管出芽模型。血管出芽是指新血管从已有血管中生成的过程，受细胞微环境中多种因素的调节，例如生化梯度和血流灌注。现有的体外血管出芽模型往往缺乏这些因素的影响。研究者利用高通量无膜屏障芯片，整合了血流灌注与生化浓度梯度，从而证实了构建生理血管出芽和微血管形成模型的可行性。

该高通量无膜屏障芯片有384孔的大小，包含40个可独立操作的微流控单元，每个单元由三个通道组成。研究者通过凝胶注入形成物理屏障，然后进行细胞种植与摇摆灌注培养，以构建带有管腔结构的微血管。在血管生成因子刺激下，微血管将会出芽并穿过凝胶屏障，并趋化生长至血管生成因子通道。在这一过程中，研究者可以进行出芽数量、平均长度、圆形度和直径等多维度的比较。

高通量无膜屏障芯片还可用于筛选促进血管生成的化合物。研究人员在芯片上构建了微血管模型，并确定了血管出芽的混合刺激方案。在进行混合方案的稀释后，通过出芽面积、高度和长度等方面评估24小时和48小时后的血管生成作用。同时，对黄芪甲苷IV和GW50156进行促血管生成的实验数据评估，结果显示两者对内皮细胞均无毒性，从而证明其对微血管生长的促进作用。

此外，研究者利用高通量无膜屏障芯片筛选了1537种蛋白酶抑制剂（PKIs）的抗血管出芽效果，并培育超过4000个微血管模型。通过将微血管暴露于促血管生成诱导因子，随后加入PKIs，评价其对抗血管出芽的疗效。有效的抗血管PKIs能够减少血管出芽，同时不破坏主微血管的完整性（即没有血管内皮细胞毒性）。最终，研究筛选出53种高抗血管效果且低毒的PKIs，其中44种作用于与血管生成无关的信号通路。

在这一过程中，**人生就是博-尊龙凯时**的品牌持续推动生物医药领域的创新。通过这些高通量无膜屏障芯片，研究者能够更高效地构建包括血管、肠道和肾小管等各种类型的管状模型，提升药物开发和基础科学研究的潜力。我们期待未来在生命健康科技领域能够见证更多的突破和进展。

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