Het biomedische onderzoeksteam van Akay Lab aan de Universiteit van Houston meldt een verbetering van een microfluïdische hersenkankerchip die eerder in hun laboratorium is ontwikkeld. De nieuwe chip maakt meerdere gelijktijdige toediening van medicijnen mogelijk, en een massale parallelle test van de medicijnrespons voor patiënten met glioblastoom (GBM), de meest voorkomende kwaadaardige hersentumor, goed voor 50% van alle gevallen. GBM-patiënten hebben een vijfjaarsoverleving van slechts 5,6%.

"De nieuwe chip genereert tumorsferoïden, of clusters, en biedt grootschalige beoordelingen van de respons van deze GBM-tumorcellen op verschillende concentraties en combinaties van geneesmiddelen. Dit platform zou het gebruik van zeldzame tumormonsters afkomstig van GBM-patiënten kunnen optimaliseren om waardevol inzicht te verschaffen in de tumorgroei en reacties op medicamenteuze therapieën, " meldt Metin Akay, John S. Dunn Bijzonder leerstoel Hoogleraar Biomedical Engineering en afdelingsvoorzitter. Het artikel is gepubliceerd in het eerste nummer van de IEEE Engineering in geneeskunde en biologie Society's Open Journal of Engineering in Geneeskunde en Biologie.

Het vermogen om snel de effectiviteit van een kankermedicijn te beoordelen, zou een opmerkelijke verbetering zijn ten opzichte van typische kankerprotocollen waarin chemotherapiemedicijnen worden gegeven, daarna enkele maanden getest, en een patiënt stapte over op een ander medicijn als het eerste niet effectief was. Het nieuwe apparaat kan in slechts twee weken de optimale medicijncombinatie bepalen. "Als we de dokter kunnen vertellen dat de patiënt een combinatie van medicijnen nodig heeft en de exacte verhouding van elk, dit is precisiegeneeskunde."

Akay's team neemt een stukje van een tumorbiopsie, kweekt het en stopt het in de chip. Daarna voegen ze chemotherapiemedicijnen toe aan de microkleppen van de chip om de beste medicijncombinatie te bepalen. en het specifieke aandeel, die de meeste tumorcellen doodt.

Het team kweekte 3D tumorsferoïden, of clusters, van GBM-cellijnen en van patiënt afgeleide GBM-cellen in vitro en onderzocht het effect van de combinatie van Temozolomide en een nucleaire factor-KB-remmer op tumorgroei.

"Onze studie onthulde dat deze medicijnen synergetische effecten hebben bij het remmen van de vorming van sferoïden wanneer ze in combinatie worden gebruikt, en suggereert dat deze hersenkankerchip grootschalige, goedkope en monster-effectieve screening van geneesmiddelen voor 3D-kankertumoren in vitro . Verder, dit platform kan worden toegepast op gerelateerde screeningsonderzoeken naar weefselengineering, " zei assistent-professor Yasmine Akay. Ze wordt in het team vergezeld door onderzoeksassistent-professor Naze Gul Avci en postdoctoraal fellow Hui Xia. De weefselmonsters werden verstrekt door projectmedewerker Jay-Jiguang Zhu, MD, regisseur, Neuro-oncologie, McGovern Medical School aan de UT Health.

Om monsterverlies te minimaliseren in vitro , het team verbeterde hun bestaande chipsysteem voor hersenkanker door een extra laminaire stroomdistributielaag toe te voegen, wat het verlies van monsters tijdens het zaaien van cellen vermindert en voorkomt dat sferoïden ontsnappen. Hierdoor kunnen de sferoïden zich uniform door de chip vormen voor consistente medicijntesten tussen elke sferoïde.