類器官是干細胞衍生的三維組織培養物，由多種細胞類型組成，這些細胞類型概括了其體內對應物的形態和功能。片上有機裝置是具有相互連接的孔和通道的微型芯片，使用灌注系統和微流體設計，以精確模擬體內細胞所經歷的體內生理和機械力。這些技術最近已被用于體外復制器官的結構和功能，預計將成為未來動物實驗的有前景的替代品。在本研究中，我們設計并制造了一種芯片上器官系統，用于安裝受乳腺腫瘤影響的貓的類器官（FMT類器官）和小鼠的正常腸道類器官（MI類器官），并向其灌注抗癌藥物。通過測量細胞活力和進行遺傳分析，研究了藥物灌注對FMT和MI類器官的影響。在用托替尼（10μM）或阿霉素（1μM）灌注48小時后，與非灌注條件相比，FMT類器官的細胞存活率降低。藥物灌注后，FMT類器官中p53和Caspase-9等凋亡相關基因的表達顯著上調。由于流速和藥物滲透的差異，裝置分支前后的細胞死亡率差異很大。用托可尼灌注MI類器官也降低了存活率，正如在FMT類器官中觀察到的那樣；然而，這是由于誘導壞死而不是凋亡。總之，我們建立的多器官芯片系統可用于體外評估抗癌藥物的敏感性和副作用，這可能有助于開發癌癥患者的個性化藥物。

惡性腫瘤是狗和貓最常見的死亡原因。它們占所有貓死亡人數的三分之一，乳腺腫瘤在10-12歲的貓中最為常見。令人驚訝的是，貓的乳腺腫瘤中約有80%是惡性的，有很高的轉移傾向，在初步診斷時已經存在淋巴結轉移的貓的比例非常高，在20%到42%之間。盡管腫瘤根據大小和轉移的存在進行分級，但預后較差，低級別腫瘤的中位生存期約為30個月，高級別腫瘤為8個月。此外，自發性貓乳腺腫瘤（FMT）被認為是人類侵襲性乳腺癌（HBCs）的自然模型，因為它們在人口統計學、流行病學和臨床病理學方面都有廣泛的相似之處。根據世界衛生組織對乳腺腫瘤的分類標準，HBCs是簡單的腺上皮腫瘤。在這種情況下，FMT與HBCs表現出高度相似性，因為在貓中，絕大多數FMT是惡性腺上皮腫瘤。患有乳腺腫瘤的貓通常通過切除乳腺來治療。由于乳腺通過淋巴管相互連接，復發率很高。如果患者被診斷為復發的高危人群，通常在手術后使用抗癌藥物如阿霉素和卡鉑進行化療。在患有乳腺腫瘤的貓身上使用抗癌藥物會產生嚴重的副作用。這些包括胃腸道毒性，如嘔吐和厭食；骨髓毒性，如白細胞減少癥和血小板減少癥；以及心臟毒性和腎毒性，取決于抗癌藥物的類型。癌癥細胞對抗癌藥物的敏感性或耐藥性是抗癌治療中的主要關注點，同時評估體外藥物敏感性和副作用是具有挑戰性的。

類器官（小型化器官）是干細胞衍生的3D細胞結構，可以自我聚集、更新、分化和概括原始組織或器官的體內形態和功能。類器官在器官發生、藥物篩選和疾病建模方面顯示出巨大的前景。在之前的研究中，我們建立了從正常和癌組織中培養類器官的方法。片上器官，也稱為器官芯片、組織芯片或微生理系統，是一種細胞培養系統，旨在模擬多細胞組織和器官的功能。通過模擬生物體的復雜功能，這些系統可以再現細胞間的相互作用和高級生理功能。最近，使用各種器官芯片設備對各種器官和疾病進行了建模。將患者來源的癌癥類器官培養物與芯片上的器官系統相結合，有望開發出更實用的臨床模型。

在本研究中，我們從小鼠中產生了FMT類器官和正常腸道類器官（MI類器官），并將其裝載到微流體設備上，以研究抗癌藥物灌注對FMT類動物生存能力的影響，并評估其對MI類器官的副作用。

免責聲明:文章來源https://doi.org/10.1038/s41598-024-84297-0  以傳播知識、有益學習和研究為宗旨。轉載僅供參考學習及傳遞有用信息，版權歸原作者所有，如侵犯權益，請聯系刪除。