微控流芯片之癌细胞芯片在药物筛选中的研究

微控流芯片是现代生物科学的一个重要信息采集和处理平台，在药物活性测试研究、生物基因工程、疾病诊断和细胞分析、生物分子间相互作用等领域取得了显著的成果。药物分子进入到细胞内，结合细胞内的靶点，从而产生药理作用。因此在研究药物如何影响人体之前，先进行药物活性测试考察药物对细胞内部的影响，可用于药物筛选研究。

药物筛选研究通常包括药物活性成分的发现、筛选，药物活性测试、药物作用靶点、药物代谢以及药物毒性的研究。对大量化合物进行快速、高通量、低成本、低消耗的研究是当前药物活性成分发现和筛选的目标及需求。近年来，微流控芯片技术越来越多地应用于药物活性研究中。在中国CRO公司排名中靠前的美迪西提供药物活性测试研究，其生物部在体外生物学领域有丰富广泛的经验，通过酶水平测定、细胞水平测定、细胞生物学、生物化学、体外同位素测定、稳定细胞株建立、基因敲除、RNAi和MicroRNA技术等，提供一套完整的生物学服务。

癌症已经成为全世界面临的重要问题。通常癌细胞与正常细胞在贴附、迁移、增殖等阶段有区别，可在细胞的电阻抗特性上得到反映。微控流芯片技术应用在细胞水平药物筛选研究上旨在通过设计有不同功能的芯片来培养细胞，对细胞施加药物刺激，并配合自动化的检测装置，采集药物与细胞相互作用的信号，收集数据，从而分析药物的作用，进行筛选并得到筛选结果。

1、癌细胞芯片可用于肿瘤细胞培养并研究药物耐药性

实现多通道微流控浓度梯度芯片内的细胞培养、药物浓度梯度生成、蛋白质检测及细胞凋亡检测的集成，用于研究人肺鳞癌细胞内葡萄糖调节蛋白78表达水平在人肺癌细胞对化疗药物足叶乙苷（VP－16）耐药中的作用，该装置可一次性自动生成钙离子拮抗剂A23187的8个不同浓度，诱导细胞内葡萄糖调节蛋白78（GRP78）的表达，利用芯片上间接免疫荧光法检测GRP78的差异表达，发现A23187与GRP78的表达呈剂量相关性；同时将细胞与VP－16共培养，并利用荧光染色观察细胞凋亡状况，发现GRP78蛋白的过量表达会抑制VP－16引起的细胞凋亡，阐明GRP78蛋白表达水平与人肺鳞癌细胞对VP－16耐药的关系。

2、癌细胞芯片可用于天然产物活性成分的筛选

设计了一种简单的细胞水平微阵列“三明治”高通量筛选芯片，通过荧光检测细胞活性，研究人类乳腺癌细胞（MCF－7）与药物的相互作用，筛选出潜在的抗肿瘤药物，并用9－羟基喜树碱验证，为天然产物活性成分的筛选提供了一种简单可靠的平台。

3、癌细胞芯片可用于新药开发中的靶点选择及验证

设计了一个集成的细胞微流控芯片研究复杂的癌细胞转移，芯片由两部分组成，一部分是体内侵袭小室进行癌细胞的三维培养，另一部分是体外侵袭小室通过上皮细胞中粘附分子的表达检测癌细胞的转移，通过4个阀的控制实现同时研究癌细胞转移的内侵和外侵2个过程此方法可用于新药开发过程中靶点的选择及其有效性的验证。

目前用于细胞培养、药物活性检测等的微控流芯片分析技术展现除了巨大的发展潜力和应用价值。基于微控流芯片的细胞培养、药物活性检测和药物筛选，正逐步成为人们关注和研究的热点。