肿瘤药物研发的挑战主要体现在临床前研究与成功临床试验之间的巨大差距，这一鸿沟依然是肿瘤药物发现过程中的最大障碍，尤其是在肿瘤领域，临床试验的成功率令人震惊。尽管大多数疾病相关药物的获批率徘徊在10-20%之间，肿瘤药物的获批率仅为5%。这在很大程度上是由于临床前的成功转化为临床获益的困难，使得制药企业在新药开发上的支出急剧增加。研究数据显示，FDA每批准一种新肿瘤药物的费用高达26亿美元。

肿瘤药物开发高失败率的核心原因在于缺乏有效的预测模型。尽管活体动物模型（如PDX模型）提供了重要的研究视角，但无法有效复制肿瘤微环境，只能有限地模拟人类疾病，从而导致其转化医学价值的不足。此外，动物模型日益引发伦理争议。另一方面，传统的2D体外模型同样存在严重局限性，缺乏肿瘤组织中的重要组成部分如血管、细胞外基质和间质细胞，使其难以成为理想的研究平台。尽管肿瘤球和类器官等3D组织模型已经在体外研究中被广泛应用，但绝大多数3D模型仍缺乏全面的组织微环境（TME），例如免疫成分和血管化。

相较之下，器官芯片模型能够模拟肿瘤细胞、基质成分以及免疫系统之间的相互作用，通过重现真实的TME，提供更好的药物渗透、有效性和毒副作用评估。患者来源的肿瘤组织可有助于缩小临床前研究与患者真实反应之间的差距，为个性化的肿瘤治疗提供可能。

在患者体内，肿瘤组织的快速生长需要一个丰富的血管网络以供应营养。通过抑制血管生成以减缓肿瘤的生长，抗血管治疗已成为某些实体瘤（如肝癌和结直肠癌）临床实践中重要的手段。由于2D体外模型无法模拟血管生成过程，而PDX模型的种属差异难以逾越，3D类器官模型主要由上皮细胞组成，依然缺乏血管化。因此，研究团队开始探索利用高通量无膜屏障芯片来构建体外血管化模型，并进行促血管及抗血管药物研究。

高通量无膜屏障芯片构建的可灌注3D血管出芽模型显示出良好的前景。血管出芽是指从已有血管上生成新血管的过程，此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，现有体外血管出芽模型往往缺乏对这些因素的有效模拟。通过将血流灌注和生化浓度梯度整合在高通量无膜屏障芯片上，研究者证实了生理血管出芽与微血管生成模型的可行性。

在构建微血管模型后，研究者能通过刺激血管生成因子使微血管出芽，穿过凝胶屏障，朝向血管生成因子通道生长。实验还可在多维度上进行比较，例如出芽数量、平均长度和圆形度。这些研究结果为解析血管生成的机制、筛选促血管生成的化合物提供了强有力的实验基础。

利用高通量无膜屏障芯片的血管模型，研究者还筛选了多种蛋白酶抑制剂（PKIs）对抗血管出芽的效果。通过对超过4000个微血管模型进行培养和暴露于促血管生成诱导因子后，再加入PKIs，研究者评估其抗血管生长的疗效。这为识别有效的抗血管药物及其潜在机制开辟了新路径。

综上所述，利用高通量无膜屏障芯片技术，不仅可以促进血管生成的研究，更能在肿瘤药物开发中扮演重要角色。探索微血管模型的潜力，为精准肿瘤治疗提供了崭新的视角和方案，不断推动生物医疗领域的发展。欢迎了解尊龙凯时生物公司的最新动态，关注器官芯片的前沿研究，期待与您共同见证生命健康科技的未来！