郝竹静 吕海辰 柳杨 夏云龙

　　大连医科大学附属第一医院

 

　　蒽环类药物，包括阿霉素，表阿霉素、柔红霉素等，是一类高效并且应用广泛的化疗药物。蒽环类药物可以单独使用，也可以与其他化疗药物、靶向药物以及放疗联合应用，目前已经成为白血病、乳腺癌、淋巴癌、胃癌等一线治疗的首选方案，可显著提高癌症患者的生存时间，降低复发率。然而随着生存时间的延长，患者所罹患血栓的风险逐渐升高。大连医科大学附属第一医院夏云龙教授的基础科研团队（简称夏云龙教授团队）首次报道了阿霉素可以通过导致内皮损伤进而引起了血小板的活化。血小板的活化不仅增加了血栓形成的风险，同时活化的血小板浸润增加了血管氧自由基的产生，进一步导致了血管重构。抗血小板药物氯吡格雷通过抑制血小板的活化，降低了阿霉素导致的血栓风险的增加，同时抑制了血管重构。值得注意的是，长时间阿霉素治疗可以导致血小板减少症。因此，对血小板的活性进行有效监测以及进行有效预防和干预，并且找到合理的干预时间和干预剂量，是改善和提高癌患者生存质量的核心问题。

 

　　微流控芯片（microfluidics）又称“微流控芯片实验室”或“芯片实验室”（lab-on-the-chip），由Manz与Widmer于上世纪90年代最早报道。其核心是在微全分析系统的基础上，将生物和化学实验中涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本单元集成到一块几平方厘米的生物学芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，以实现常规化学或生物实验室的各种功能，由此构建简便、高效的实验研究体系，搭建新型科学实验技术平台。经过20余年的发展与革新，微流控芯片技术目前已广泛应用于生物学、医学、农业、食品、环境等领域的科学研究当中。并可涉及分子水平、亚细胞水平、细胞水平、组织器官水平和个体生物水平等多个研究层次，且在细胞间相互作用、模拟体内生理或病理微环境等方面具有独特优势。

 

　　放化疗药物导致的血小板活化主要为内细胞依赖型，因此传统的体外血小板聚集实验由于缺少内皮的存在，而不能准确的检测到血小板的活性。同时肿瘤细胞本身也可以导致内皮细胞和血小板功能异常，因此在肿瘤细胞缺少的情况下同样不能准确的评估血小板功能。

 

　　为了解决以上的问题，夏云龙教授团队利用微流控芯片技术构建了肿瘤相关血栓形成的体外仿生模型。我们将药物筛选模型与微血管模型相结合，在同一体系中实现内皮细胞、血小板及肿瘤细胞共生，模拟血管内血液流动的内环境，并在同一培养体系中即时、精细、量化控制肿瘤细胞与抗肿瘤药物这两个干预变量。最终可观察不同药物浓度下肿瘤细胞及抗肿瘤药物对血管内皮及血小板功能的影响（图1）。

 

图1 肿瘤相关血栓形成的体外仿生模型示意图

 

　　该模型分为3部分，分别为浓度梯度生成单元，肿瘤细胞培养单元以及微血管模型单元。浓度梯度生成单元与肿瘤细胞培养单元的芯片加工采用标准化软刻蚀工艺，微血管模型单元的芯片加工采用“微丝模塑抽除”软刻技术。完成芯片制备后，将三部分芯片相连接，之后与外部流体驱动装置连接，以实现细胞悬液注入、细胞培养液的更换及药物浓度梯度生成等功能。我们以PTFE管及平针头连接注射泵与芯片入口，利用注射泵实现芯片上的流体驱动。

 

　　对于肿瘤相关血栓来说，该模型涵盖了其发生发展的关键因素，包括肿瘤，抗肿瘤药物，内皮，血小板等。并模拟了体内血管结构，以灌流的方式进行培养加药，可以简便、高效、直观的观察到肿瘤本身以及抗肿瘤药物对于血管功能以及血小板粘附聚集的影响（图2），在药物浓度梯度存在的情况下，还可以明确药物浓度变化与血栓形成的关系，并且可以有效的评估抗肿瘤药物对于不同患者的血小板功能的影响，实现个体化治疗。

 

图2  仿生模型下，肿瘤或抗肿瘤药物对于血管功能以及血小板粘附聚集的影响效果图

 

大连医科大学心血管病医院——肿瘤心脏病学团队

 

　　专家简介

 

 

　　夏云龙，医学博士，主任医师，二级教授，博士生导师，现任大连医科大学附属第一医院副院长、大连医科大学心血管病医院院长。教育部“长江学者”特聘教授。美国心律学学会委员（FHRS）、欧洲心脏病学会委员（FESC）、中华医学会心血管病学分会委员，中华医学会心血管病学分会肿瘤心脏病学组组长、CSCO肿瘤心脏病学专委会候任主任委员、中国抗癌协会整合肿瘤心脏病学专业委员会副主任委员、中国医师协会心血管内科医师分会常委、中华医学会心电生理和起搏学分会委员、中华医学会心电生理和起搏分会/中国医师协会心律学分会中青年委员会主任委员等二十余个国家省市级学会委员以上职务。多种国内外医学期刊副主编、编委、特约编委等。先后主持国家自然科学基金项目4项，省市级科研项目7项。在Nature Genetics、Circulation、European Heart Journal、Heart Rhythm等国际知名期刊发表SCI论文90余篇，研究成果先后获得辽宁省科技进步一等奖、二等奖等省市级科技奖励8项。长期从事心脏起搏与电生理、心力衰竭等的机制与诊疗研究，尤其擅长复杂心律失常以及心房颤动的导管射频消融术和心力衰竭心室再同步化治疗等。2016年开始在全国率先倡导并发起肿瘤心脏病学，在肿瘤心脏病学发展中开展大量工作，并逐渐引领中国的肿瘤心脏病学发展获得国际认可。