Akay Labs biomedicinska forskargrupp vid University of Houston rapporterar en förbättring av ett mikrofluidiskt hjärncancerchip som tidigare utvecklats i deras labb. Det nya chipet tillåter administrering av flera läkemedel samtidigt. och en massiv parallell testning av läkemedelssvar för patienter med glioblastom (GBM), den vanligaste maligna hjärntumören, står för 50 % av alla fall. GBM-patienter har en femårig överlevnad på endast 5,6%.

"Det nya chippet genererar tumörsfäroider, eller kluster, och tillhandahåller storskaliga bedömningar av dessa GBM-tumörcellers svar på olika koncentrationer och kombinationer av läkemedel. Denna plattform kan optimera användningen av sällsynta tumörprover som härrör från GBM -patienter för att ge värdefull insikt om tumörtillväxten och svar på läkemedelsbehandlingar, "rapporterar Metin Akay, John S. Dunn Begåvad ordförande Professor i biomedicinsk teknik och institutionsordförande. Tidningen publiceras i det första numret av IEEE Engineering in Medicine &Biology Society's Open Journal of Engineering in Medicine and Biology.

Möjligheten att snabbt bedöma effektiviteten av ett cancerläkemedel skulle vara en märkbar förbättring jämfört med typiska cancerprotokoll där kemoterapimedicin ges, sedan testade i flera månader, och en patient bytte till ett annat läkemedel om det första är ineffektivt. Den nya enheten kan bestämma den optimala läkemedelskombinationen på så lite som två veckor. "När vi kan berätta för läkaren att patienten behöver en kombination av läkemedel och den exakta andelen av varje, detta är precisionsmedicin. "

Akays team tar en bit av en tumörbiopsi, kulturerar det och lägger det i chipet. Sedan lägger de till kemoterapiläkemedel till chipets mikroventiler för att bestämma den bästa läkemedelskombinationen, och den specifika andelen, som dödar flest tumörceller.

Teamet odlade 3D-tumör sfäroider, eller kluster, från GBM-cellinjer såväl som patienthärledda GBM-celler in vitro och undersökte effekten av kombinationen av Temozolomide och en nukleär faktor-KB-hämmare på tumörtillväxt.

"Vår studie visade att dessa läkemedel har synergistiska effekter för att hämma sfäroidbildning när de används i kombination, och föreslår att detta hjärncancerchip möjliggör storskalig, billig och proveffektiv läkemedelsscreening för 3-D cancertumörer in vitro . Ytterligare, denna plattform skulle kunna tillämpas på relaterade vävnadstekniska läkemedelsscreeningsstudier, "sade biträdande professor Yasmine Akay. Hon får sällskap i teamet av forskningsassistentprofessorn Naze Gul Avci och postdoktoren Hui Xia. Vävnadsproverna tillhandahålls av projektsamarbetspartnern Jay-Jiguang Zhu, MD, direktör, Neuroonkologi, McGovern Medical School vid UT Health.

För att minimera eventuell provförlust in vitro , teamet förbättrade sitt befintliga hjärncancerchipsystem genom att lägga till ytterligare ett laminärt flödesfördelningsskikt, vilket minskar provförlusten vid cellsådd och förhindrar sfäroider att fly. Detta gör att sfäroiderna kan bildas enhetligt genom hela chipet för konsekvent läkemedelsprovning mellan varje sfäroid.