癌癥研究人員已經明白，通過在皮膚下注入癌細胞在小鼠中產生人腫瘤并不概括腫瘤如何正常出現并傳播到人體的特定器官，也不反映它們如何對抗癌藥物的反應。因此，他們轉而注意在人類的器官部位注射腫瘤細胞，即所謂的“原位”部位。原位腫瘤，例如通過將乳腺癌注射到小鼠的乳腺脂肪墊中產生的腫瘤，顯示出更像在患者中觀察到的腫瘤生長和轉移的行為，然而，這些器官環境仍然不是人類的。在這些原位動物模型中，也不可能看到腫瘤細胞如何生長，移動和應對治療，這限制了我們了解不同器官微環境如何影響腫瘤的行為，從而開發更好的藥物的能力。

據“細胞報告”（Cell Reports）報道，由創始人兼Wyss Core教授唐納德·英伯格（Donald Ingber）率領的Wyss生物啟發工程研究所的一個團隊現在利用其人體器官芯片技術來應對這一挑戰。在以前的工作中，該小組成功地模擬了兩個不同的肺部區域。不同的肺細胞居住在通過芯片平行延伸的兩個微通道。

像人肺一樣，所產生的小呼吸道上皮更厚，更硬，覆蓋著移動的纖毛，而較薄的肺泡上皮更可滲透，以實現有效的氣體交換。該團隊以前表明，他們可以成功地模擬肺部疾病，包括慢性阻塞性肺疾病（COPD），哮喘和肺水腫。

在這項新的研究中，該團隊使用這兩種肺片開發了人類原位肺癌模型。大約85％的肺癌被診斷為非小細胞肺癌（NSCLC），該小組著重于該癌癥的腺癌形式，大約占所有非小細胞肺癌的40％。在人體中，非小細胞肺癌腺癌細胞出現在人肺小氣道和肺泡之間的界面處。但腫瘤主要在肺泡結構內生長。

Ingber的研究小組表明，當非小細胞肺癌的腺癌細胞在肺氣道和肺泡芯片中生長時，腫瘤細胞在微型工程化肺泡微環境中大幅增長，而在氣道芯片中保持靜止，正如人類患者所觀察到的那樣。

為了實現這一點，研究人員開發了電鍍和注射策略，使他們能夠將少量非小細胞肺癌的細胞穩定地整合到兩個肺芯片中。“這種方法使我們能夠重現這種癌癥的關鍵特征，包括其生長和入侵模式，并確定它們如何受到周圍正常細胞的影響。”

接下來，該小組調查了肺泡內的生理呼吸運動是否可能影響癌細胞行為。令人驚訝的是，他們發現當循環機械力施加到肺上皮通道以模擬呼吸運動時，癌細胞生長和侵襲都被有效地抑制。研究人員認為，當肺癌細胞生長并充滿患者肺泡時，會干擾其自然運動，從而加速腫瘤生長并促進侵入性行為。

后，他們進一步研究了呼吸機制是否會影響非小細胞肺癌的細胞對臨床使用的抗癌藥物（稱為酪氨酸激酶抑制劑（TKI））的敏感性。

重要的是，Ingber的研究小組發現，在肺泡癌芯片中，已經耐受第一代TKI的非小細胞肺癌細胞在沒有呼吸運動的情況下，仍然可以被第三代TKI在其軌道上冷卻下來。

相關關鍵詞：晚期肺癌患者