肿瘤药物研发面临的主要挑战是临床前研究与成功临床试验之间的顽固鸿沟，这也是肿瘤药物发现过程中最显著的障碍。令人震惊的是，肿瘤领域的临床试验成功率非常低。尽管大多数疾病相关药物的批准率徘徊在10%至20%之间，肿瘤药物的批准率仅为5%。这种现象很大程度上源于临床前阶段的成功难以转化为实际的临床收益。此外，制药公司在新药研发上的投入显著增加，研究数据显示，FDA批准一种新的肿瘤药物的费用高达26亿美元。肿瘤药物开发高失败率的主要原因在于缺乏有效的预测模型。虽然活体动物模型（如PDX）提供了重要信息，但它们无法重现肿瘤微环境，模拟人类疾病的能力也相当有限，导致其在转化医学中的价值受到限制。同时，动物模型逐渐引发伦理争议。另一方面，传统的二维（2D）体外模型由于缺乏肿瘤组织中的重要组成部分，例如血管、胞外基质和间质细胞，限制了其作为有效研究模型的潜力。尽管肿瘤球和类器官等三维（3D）组织模型逐渐被引入体外研究领域，但它们同样缺乏全面组织微环境的构建，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之间的相互作用，通过再现真实的肿瘤微环境（TME），为简单的二维培养与复杂的动物研究之间搭建了一座桥梁，从而更好地进行药物渗透、有效性和毒副作用的评估。同时，来源于患者的肿瘤组织能够有效弥合临床前研究与患者实际反应之间的差距，实现个性化肿瘤治疗。

在患者体内，肿瘤组织的快速生长需要大量营养，形成了复杂的血管网络。因此，通过抑制血管生成来控制肿瘤生长、实施抗血管治疗，尤其是与其他治疗相结合，已成为一些实体瘤（如肝癌和结直肠癌）临床实践中的重要手段。二维体外模型显然无法模拟血管生成过程，PDX模型则存在物种间差异的挑战，而3D类器官模型大多由上皮细胞组成，普遍缺乏血管化。因此，借助高通量无膜屏障芯片实现体外血管化模型的构建，并利用这些模型进行促/抗血管药物的研究，显得尤为重要。

科技互联网—未来的力量

高通量无膜屏障芯片能够构建可灌注的3D血管出芽模型。血管出芽是指新血管从已有血管上生长的过程，该过程受到细胞微环境中多种因素的调节，如生化梯度和血流灌注。然而，目前的体外血管出芽模型往往缺乏这些关键因素。研究者利用高通量无膜屏障芯片，整合血流灌注与生化浓度梯度，成功构建生理条件下的血管出芽与微血管形成模型。芯片设计为384孔板，包含40个独立操作的微流控单元，每个单元由3个通道组成。通过注入凝胶形成物理屏障，以及摇摆灌注培养等步骤，可以成功形成具有管腔结构的微血管。随后，在血管生成因子的刺激下，微血管会通过凝胶屏障向生长因子通道迁移。

高通量无膜屏障芯片血管模型的应用

利用高通量无膜屏障芯片构建微血管模型，确定促进血管生长的各种实现方案，研究者对其进行了24小时和48小时的评价，从出芽面积、出芽高度和长度等多方面进行量化分析。通过促血管生成实验，发现如黄芪甲苷IV和GW50156等化合物，在不同浓度下对内皮细胞无毒性，并有效促进微血管的生长。研究者还筛选了1537种蛋白酶抑制剂（PKIs），评估其对抗血管出芽的效果，以期寻找高效且低毒的候选药物。

南宫28NG坚信品牌力量，将继续推动生物医学领域的创新与发展，造福于肿瘤治疗和制药研究。在未来，期待更高效的药物开发，有助于为患者提供更加精准和个性化的治疗方案。