Många patienter med cancer i bukspottkörteln har bara cirka 10 % chans att överleva inom fem år efter diagnosen eftersom de tenderar att bli resistenta mot kemoterapi, tidigare studier har visat.

En "tidsmaskin" som Purdue Universitys ingenjörer utformade för att observera bukspottkörtelcancerbeteende över tid föreslår ett nytt tillvägagångssätt för drogtester som kan hjälpa forskare att bättre fånga resistens.

Forskarna fann att testning av potentiella läkemedel på flera subtyper av tumörceller – snarare än på bara en cellsubtyp – kan avslöja läkemedelsresistens som kan uppstå på grund av hur olika cancersubtyper interagerar med varandra.

Studien publicerades nyligen i tidskriften Royal Society of Chemistry Lab on a Chip .

"Läkemedelsupptäckten och screeningsprocessen har använt en cancercellsubtyp och studerat hur den interagerar med angränsande icke-cancerceller, men detta kan överskatta läkemedlets effekt, sa Bumsoo Han, en Purdue-professor i maskinteknik och programledare för Purdue Center for Cancer Research. Han har en artighetstjänst inom biomedicinsk teknik.

"Genom att kondensera tiden för att titta på hur cancerceller interagerar i en tumör i bukspottkörteln, vi fann att en cancercellsubtyp inte bara kan vara mer läkemedelsresistent än de andra, men läkemedelskänsliga celler kan också bli resistenta genom interaktion mellan undertyperna. "

"Tidsmaskinen" är en typ av labbverktyg som kallas en mikrofluidisk enhet. Dessa enheter är plattformar för tandköttsremsor, såsom ett chip eller rutschkana, där cancerceller kan odlas i kanaler som är mindre än en millimeter i diameter. Cellerna växer sedan i en verklighetstrogen miljö på plattformen, som i ett kollagenrör som Hans labb skapade för att efterlikna bukspottkörteln.

Mikrofluidenheter börjar bli mer mainstream i läkemedelsutvecklingsprocessen eftersom de tillåter forskare att testa läkemedel i realistiska simuleringar av ett biologiskt system med hjälp av riktiga vävnadsprover, men på en snabbare tidsskala än i djurmodeller.

Hans grupp fann att cirka 25 % av 2019 års forskningspublikationer indexerade av PubMed, en databas för biomedicinsk litteratur, hade använt mikrofluidiska enheter som modeller för att studera tumörer från djur eller patienter.

Men de flesta mikrofluidiska enheter visar bara tumörtillväxt i sent skede. Med Hans enhet, forskare kan ladda in cellinjer från en djurmodell eller patient innan genmutation har skett, gör det möjligt för dem att se alla stadier av tumörprogression.

Även om fynd som gjorts med hjälp av mikrofluidiska enheter måste valideras hos människor innan de sätts i klinisk praxis, de kan fortfarande förkorta läkemedelsutvecklingsprocessen genom att erbjuda nya forskningsmetoder.

Fynden från Hans enhet visar behovet av att studera interaktioner mellan cancerceller.

"Det har inte gjorts mycket forskning om vilken typ av interaktion som händer inom tumörer, så dessa mekanismer för läkemedelsresistens har förbisetts, " sa Han.

Dessa fynd informerar redan utvecklingen av nya läkemedelsföreningar.

Zhong-Yin Zhang, chefen för Purdue Institute for Drug Discovery, använder Hans mikrofluidiska enhet för att testa en förening som syftar till att blockera en onkogen process som Zhangs labb tidigare har identifierat som spelar en roll i cancerutveckling.

Enheten gör det möjligt för Zhangs team att utvärdera föreningen inte bara för cancer i bukspottkörteln specifikt, men också på flera undertyper av cancerceller.

"Det fina med den här enheten är att vi inte behöver använda så mycket av en förening för att se hur bra den fungerar, sa Zhang, som också är en framstående professor i medicinsk kemi vid Purdues avdelning för läkemedelskemi och molekylär farmakologi och avdelningen för kemi.