CN116814527A - 体外肿瘤心脏血管模型及其对化合物检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提一种体外肿瘤心脏血管模型及其对化合物检测的方法，属于生物组织工程技术领域。本发明模型包括：人工血管组，和肿瘤心肌细胞微球组，人工血管组包括人工血管，对人工血管的内部进行独立培养和/或灌流的人工血管内流道，以及对人工血管的外部进行培养和/或灌流的人工血管外流道；肿瘤心肌细胞微球组包括至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球，和对至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球进行培养和/或灌流的肿瘤心肌细胞微球流道，肿瘤心肌细胞微球流道与人工血管外流道相连接。本发明在体外建立心脏、血管及肿瘤模型相结合的模型，具有血液流通和血管过滤等功能，实现营养和药物吸收、药物对心脏以及肿瘤转移侵袭的影响。

Description

体外肿瘤心脏血管模型及其对化合物检测的方法

技术领域

本发明属于生物组织工程技术领域，具体涉及一种体外肿瘤心脏血管模型及其利用体外肿瘤心脏血管模型对化合物检测的方法。

背景技术

在针对药代动力学、药效学及药物毒性研究时，传统方法主要为动物实验以及二维细胞培养，虽取得了诸多成就，但受周期、成本、精准度、伦理等因素的限制，难以准确有效评估药物的实际效果。

器官芯片通过与细胞生物学、工程学和生物材料等多种学科的方法相结合，在体外构建细胞、组织和器官的微环境，作为药物筛选模型，与传统的毒理学动物实验和体外2D细胞模型相比更能准确反应药物对相应细胞、组织、器官的影响和毒性。然而，相关技术中的药物筛选模型无法反应机体器官功能的复杂性、功能变化和完整性，导致其功能与应用存在一定的局限性，并且所能体现的对机体的影响较为狭隘。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种体外肿瘤心脏血管模型、以及一种利用体外肿瘤心脏血管模型对化合物检测的方法。

本发明的一方面，一种体外肿瘤心脏血管模型，包括：

人工血管组，和

肿瘤心肌细胞微球组，

所述人工血管组包括人工血管，对所述人工血管的内部进行独立培养和/或灌流的人工血管内流道，以及对所述人工血管的外部进行培养和/或灌流的人工血管外流道；

所述肿瘤心肌细胞微球组包括至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球，和对所述至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球进行培养和/或灌流的肿瘤心肌细胞微球流道，所述肿瘤心肌细胞微球流道与所述人工血管外流道相连接。

优选地，所述人工血管包括内皮层和平滑肌层；和/或，

所述人工血管的宽度范围为2mm～40mm。

优选地，所述体外肿瘤心脏血管模型的长度范围为10mm～50mm，宽度范围为5mm～40mm。

优选地，所述心肌细胞微球和所述肿瘤微球的直径范围均为900μm～1300μm。

优选地，所述体外肿瘤心脏血管模型还包括独立肿瘤心肌细胞微球组，

所述独立肿瘤心肌细胞微球组包括至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球，和对所述至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球进行独立培养和/或灌流的独立肿瘤心肌细胞微球流道。

优选地，所述至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球与所述至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球对称设置。

优选地，所述人工血管组还包括与所述人工血管内流道相连通的人工血管引入口；

所述肿瘤心肌细胞微球组还包括与所述肿瘤心肌细胞微球流道相连通的肿瘤心肌细胞微球引入口；

所述独立肿瘤心肌细胞微球组还包括与所述独立肿瘤心肌细胞微球流道相连通的独立肿瘤心肌细胞微球引入口。

本发明的另一方面，提供一种利用前文记载的所述体外肿瘤心脏血管模型对化合物检测的方法，包括下述具体步骤：

向各流道内引入各培养基，以培养或灌流肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管；

向人工血管组引入待测化合物；

获取所述待测化合物对肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管的调节结果。

优选地，所述获取所述待测化合物对肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管的调节结果，包括：

获取经人工血管培养的肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，心肌细胞微球的蠕动频率；和/或，

获取人工血管的形态；

基于所述肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，以筛选出与肿瘤相匹配的待测化合物；

基于所述心肌细胞微球的蠕动频率和/或所述人工血管的形态，以获取所述待测化合物对心肌细胞微球和/或人工血管的调节结果。

优选地，所述获取所述待测化合物对肿瘤微球、心肌细胞微球的调节结果，还包括：

获取独立肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果、独立心肌细胞微球的蠕动频率；

基于所述肿瘤微球与所述独立肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，所述心肌细胞微球与所述独立心肌细胞微球的蠕动频率，以得到所述待测化合物经人工血管吸收后对肿瘤微球与心肌细胞微球的调节结果。

本发明基于多器官设计，在体外建立心脏、血管及肿瘤模型相结合的模型，具有血液流通和血管过滤等功能，实现营养和药物吸收、药物对心脏作用以及肿瘤转移侵袭的环境构建。利用本发明的生物模型作为药物筛选模型，可以准确、高效、便捷地进行肿瘤药物相关药代动力学、药效学的测试和研究，以及更重要的实现抗肿瘤药物对心血管毒性的高效测试。

附图说明

图1为本发明一实施例的体外肿瘤心脏血管模型的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例的培养层的结构示意图；

图3为本发明一实施例的密封层的结构示意图；

图4为本发明一实施例的连接层的结构示意图；

图5为本发明一实施例的培养系统的结构示意图；

图6为本发明一实施例的心肌细胞微球跳动频率随药物作用天数变化曲线图；

图7为本发明一实施例的NCI-H23肿瘤微球的细胞活性随药物作用天数变化曲线图；

图8为本发明一实施例的NCI-H23肿瘤微球随药物作用天数变化图像。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

如图1至图5所示，本发明的一方面，提供一种体外肿瘤心脏血管模型，包括：人工血管组和肿瘤心肌细胞微球组，其中，人工血管组包括人工血管，对人工血管的内部进行独立培养和/或灌流的人工血管内流道，以及对人工血管的外部进行培养和/或灌流的人工血管外流道；肿瘤心肌细胞微球组包括至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球，和对至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球进行培养和/或灌流的肿瘤心肌细胞微球流道，肿瘤心肌细胞微球流道与人工血管外流道相连接，即基于该模型可形成具有血管功能的肿瘤微球与心肌细胞微球。

本实施例的体外肿瘤心脏血管模型可以实现药物和营养物质经血管吸收，具有血液流通和血管过滤功能，可以真实地反映出机体器官功能的复杂性、功能性和完整性，更真实地模拟体内微环境，提高模型在应用上的实验数据准确性。

在一些优选实施例中，人工血管包括内皮层和平滑肌层，即人工血管管道的内壁为由一层内皮细胞构成的内皮层，内壁外侧是由至少一层平滑肌细胞构成的平滑肌层。

本实施例的人工血管的血管内皮细胞排列紧密(血管内皮细胞之间没有缝隙)，排列具有方向性以及完好的细胞形态。

本实施例血管内壁的内皮层具有感知血管内流体的流速以及方向的能力；血管内壁外侧的平滑肌细胞可感受刺激作用(如肾上腺素等产生收缩等)，实现血管收缩和舒张的功能，可实现评估药物对血管的毒性影响，例如，当药物促使血管过度收缩时，会导致高血压；当药物促使血管过度扩张时，会导致血压降低等；当药物促使平滑肌细胞过度增殖时，会导致血管炎、斑块的形成等。

在另一些优选实施例中，人工血管的宽度范围为2mm～40mm。

作为进一步的优选方案，人工血管的宽度范围为2mm～7mm，以模拟人体静脉血管。

本实施例通过调节人工血管的宽度以模拟人体真实血管的粗细，实现对人体血管的高度仿真。

进一步地，在一些优选实施例中，体外肿瘤心脏血管模型的长度范围为10mm～50mm，宽度范围为5mm～40mm。

本实施例的模型整体较小，可提高实验操作的便捷程度。

更进一步地，在一些优选实施例中，至少一个心肌细胞微球与至少一个肿瘤微球均为球状结构，心肌细胞微球和肿瘤微球的直径范围均为900μm～1300μm。

本实施例的心肌细胞微球的蠕动频率为18次/分钟，肿瘤微球具有功能性特征，具体为中间颜色深，边缘浅且轮廓清晰。

需要说明的是，本实施例对于至少一个肿瘤微球的种类不作具体限定，例如，可以选肺癌肿瘤微球、肝癌肿瘤微球、肠癌肿瘤微球、皮肤癌肿瘤微球、咽喉癌肿瘤微球中的一种或多种。

具体地，如图1和图2所示，肿瘤心肌细胞微球流道包括按流体流通方向依次设置在培养层B上的肿瘤心肌细胞微球培养入口B2、肿瘤心肌细胞微球入口流道B2-1、血管培养室B13、血管培养室出口流道B2-2、微混流道B10、第一组培养室B12以及肿瘤心肌细胞微球出口流道B1-1以及肿瘤心肌细胞微球培养出口B1。

进一步地，如图1至图3所示，人工血管内流道包括按流体流通方向依次设置在密封层C上的血管流入口C3、血管入口流道C3-1、血管入口连接孔C3-2、血管出口连接孔C4-2、血管出口流道C4-1以及血管流出口C4。其中，密封层C层叠在培养层B的下方，人工血管E设置在培养层B上的血管培养室B13中，且该人工血管E的两端分别通过血管入口连接孔C3-2与血管出口连接孔C4-2连通，形成对人工血管的内部进行培养和/或灌流的人工血管内流道，而血管培养室中除人工血管外的其余空间形成了人工血管外流道。

需要说明的是，本实施例对于人工血管如何设置在血管培养室不做具体限定，只要能实现人工血管内流道和人工血管外流道中的流体流通即可。

示例性地，为了便于安装人工血管，如图1和图2所示，人工血管E的两端均穿设有连接管D2，连接管D2的另一端均穿设在固定块D1上，两个固定块D1固定设置在培养层B上，且两个固定块D1分别位于血管培养室B13的两端。并且，每个固定块D1内设置有与连接管D2、血管入口连接孔C3-2或者血管出口连接孔C4-2连通的流道，以形成人工血管内流道。

基于肿瘤心肌细胞微球组与人工血管组的具体结构，对人工血管和肿瘤微球、心肌细胞微球的培养或灌流原理如下：一并结合图5所示，向肿瘤心肌细胞微球流道与人工血管内流道分别引入第一培养基和第二培养基，以对肿瘤微球、心肌细胞微球以及人工血管进行培养或灌流时，基于人工血管内流道中的第二培养基含有待测化合物，这样，两个流道中的培养基在血管培养室由于浓度差、压力差等原因在血管培养室发生物质交换，即人工血管内流道的待测化合物经人工血管的内皮层、平滑肌层吸收、过滤等作用后渗出，进入人工血管外流道的血管培养室中，待测化合物随第一培养基进入微混流道中充分混合，并流入至第一组培养室，以对第一组培养室内的肿瘤微球、心肌细胞微球作用，即获得具有血管功能的肿瘤微球与心肌细胞微球，可用于筛选肿瘤药物，同时，还可得到药物对心血管的影响结果。

在另一些优选实施例中，为了与具有血管功能的肿瘤微球、心肌细胞微球形成对照，体外肿瘤心脏血管模型还包括独立肿瘤心肌细胞微球组，该独立肿瘤心肌细胞微球组包括至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球，和对至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球进行独立培养和/或灌流的独立肿瘤心肌细胞微球流道。

具体地，如图2所示，独立肿瘤心肌细胞微球流道包括按流体流通方向依次设置在培养层B上的独立培养入口B5、独立入口流道B5-1、第二组培养室B7、独立出口流道B6-1、独立培养出口B6。

进一步地，第二组培养室与第一组培养室对应设置，包括位置和数量相对应，两组培养室对称设置在培养层沿其宽度方向的两侧，以及两组培养室均包括五个子培养室，以实现对肿瘤微球和心肌细胞微球共培养。

示例性地，如图2所示，第一组培养室B12包括五个等间隔设置的子培养室，各子培养室通过子流道B12-1与子流道B12-2间隔连通。第二组培养室B7同样包括五个等间隔设置的子培养室，各子培养室通过子流道B7-1与子流道B7-2间隔连通。

更进一步地，当肿瘤心肌细胞微球流道、独立肿瘤心肌细胞微球流道中的各流道设置在培养层的不同平面上时，培养层上还形成有流体转换孔，以转换流体方向，使位于不同表面上的各流道连通。

示例性地，请参考图2，血管培养室出口流道B2-2设置在培养层B上表面，微混流道B10设置在培养层B的下表面时，在上述两个流道之间形成有第一流体转换孔B9。当第一组培养室B12的入口流道B12-2设置在培养层B的上表面时，在该流道与微混流道B10之间还形成有第二流体转换孔B11。当第二组培养室B7的出口流道B7-2设置在培养层B的上表面，独立出口流道B6-1设置在培养层B的下表面时，在两个流道之间形成有第三流体转换孔B8。

在另一些优选实施例中，为了提高待测化合物添加的便捷性，人工血管组还包括与人工血管内流道相连通的人工血管引入口；肿瘤心肌细胞微球组还包括与肿瘤心肌细胞微球流道相连通的肿瘤心肌细胞微球引入口；独立肿瘤心肌细胞微球组还包括与独立肿瘤心肌细胞微球流道相连通的独立肿瘤心肌细胞微球引入口，以通过各引入口将对应的培养基引入，当然，还应当设置有引出口，以将各流道的培养基引出。

示例性地，如图1至图4所示，层叠在培养层B上方的连接层A上设置有人工血管引入口A3、人工血管引出口A4、肿瘤心肌细胞微球引入口A2、肿瘤心肌细胞微球引出口A1以及独立心肌细胞微球引入口A5、独立心肌细胞微球引出口A6。其中，人工血管引入口A3通过培养层B上的人工血管培养入口B3与血管流入口C3连通，人工血管引出口A4通过培养层B上的人工血管培养入口B4与血管流出口C4连通。其次，肿瘤心肌细胞微球引入口A2与肿瘤心肌细胞微球培养入口B2连通，肿瘤心肌细胞微球引出口A1与肿瘤心肌细胞微球培养出口B1连通。再者，独立肿瘤心肌细胞微球引入口A5与独立培养入口B5连通，独立肿瘤心肌细胞微球引出口A6与独立培养出口B6连通。

本实施例通过对各流道设置单独的引入口、引出口，便于将培养基以及待测化合物引入至对应的流道中，以提高获取不同药物对肿瘤微球与心肌细胞微球影响结果的便捷性。

本发明的另一方面，提供一种利用前文记载的体外肿瘤心脏血管模型对化合物检测的方法，包括下述具体步骤：

第一、向各流道内引入各培养基，以培养或灌流肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管；

第二、向人工血管组引入待测化合物；

第三、获取待测化合物对肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管的调节结果。

应当理解的是，当利用前文记载的模型对肿瘤微球、心肌细胞微球进行培养或灌流时，还需要将模型接入培养管路，如图5所示，培养管路包括第一培养瓶1、第二培养瓶2、第三培养瓶3以及对应各培养瓶内容置的第一培养基、第二培养基和第三培养基，各培养瓶对应设置有泵M1、泵M2和泵M3，第一培养瓶1与肿瘤心肌细胞微球流道连通，第二培养瓶2与人工血管内流道连通，第三培养瓶3与独立肿瘤心肌细胞微球流道连通，经各个培养管路上的泵将各培养基由各培养瓶导入至各流道中。

在一些优选实施例中，检测方法具体包括：

第一、向肿瘤心肌细胞微球组内引入第一培养基，以培养或灌流肿瘤微球和心肌细胞微球；

第二、向人工血管组内引入第二培养基，以培养或灌流人工血管，同时向人工血管组内引入待测化合物；

第三、对肿瘤心肌细胞微球组的肿瘤微球和心肌细胞微球进行分析，以获取经人工血管培养的肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，心肌细胞微球的蠕动频率；和/或，对人工血管的形态进行分析，以获取人工血管的形态变化结果；

基于肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果、以筛选与肿瘤相匹配的待测化合物；

基于心肌细胞微球的蠕动频率、人工血管的形态变化结果，获取上述待测化合物对心血管毒性的影响结果。

需要说明的是，为了确保肿瘤微球具有预设的功能特性、心肌细胞微球具有预设的蠕动频率，可以先对未加待测化合物的第二培养基培养的人工血管以及肿瘤微球、心肌细胞微球进行第一次活性分析，以保证血管内皮细胞排列紧密，且具有方向性，心肌细胞微球的蠕动频率为18次/分钟，肿瘤微球具备良好的功能性特征。之后，对加入待测化合物的第二培养基的肿瘤微球、心肌细胞微球、人工血管进行第二次活性分析，以得到待测化合物对肿瘤、心脏以及血管的影响结果。

应当理解的是，由于该实施例的第二培养基中添加了待测化合物，这样，在血管培养室发生药物交换，药物随第一培养基作用于肿瘤微球和心肌细胞微球，用药后的肿瘤细胞活性降低，以及用药后的肿瘤细胞固化或散落，心肌细胞微球蠕动频率随药物浓度升高而提高，用药后的血管形态也发生变化。

在另一些优选实施例中，检测方法具体还包括：

第一、向独立肿瘤心肌细胞微球组内引入第三培养基，以培养或灌流独立肿瘤微球和独立心肌细胞微球；

第二、对独立肿瘤心肌细胞微球组内的独立肿瘤微球和独立心肌细胞微球进行分析，以获取独立肿瘤微球的细胞活性与细胞迁移结果，独立心肌细胞微球的蠕动频率；

基于肿瘤微球与独立肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，以及心肌细胞微球与独立心肌细胞微球的蠕动频率，以得到待测化合物经过人工血管吸收后对肿瘤微球与心肌细胞微球的调节结果。

应当理解的是，由于该实施例并未发生药物交换，没有药物作用于独立肿瘤微球与独立心肌细胞微球，该独立肿瘤微球正常增殖，独立心肌细胞微球的蠕动频率未发生变化，与前文记载的肿瘤微球、心肌细胞微球组形成对照组，以得到待测化合物对肿瘤与心脏的调节结果。

本发明在体外模拟人体血管与肿瘤、心脏相互作用，建立了肿瘤心脏血管模型，能够更加真实的反应待测化合物在人体内的作用效果，以实现药物和营养物质经血管吸收，通过对肿瘤微球、心肌细胞微球、人工血管进行分析，可以用于筛选肿瘤的药物，同时评估出肿瘤药物对心血管毒性的影响。

下面将结合具体实施例进一步说明体外肿瘤心脏血管模型以及具体应用：

实施例1

本示例以体外肿瘤心脏血管模型及对化合物检测的方法为例进行说明，包括如下步骤：

S1、获取具有人工血管组、肿瘤微球组以及独立肿瘤微球组的模型。

S2、使用Huvec内皮细胞培养人工血管，培养至人工血管出现功能性特征。

S3、使用人源多功能干细胞，促使其分化成人源心肌细胞，使用心肌细胞制作心肌细胞微球，并培养至心肌细胞微球表现出功能性特征，心肌具备18次/分钟的规律性搏动。

使用人源肺癌细胞NCI-H23制作3D肿瘤微球，并培养至NCI-H23肿瘤微球表现出功能性特征。

S4、在无菌培养环境下，取灭菌后的模型和培养后的人工血管，并将培养后的人工血管放入至血管培养室，将人工血管插入固定块及连接管上，实现人工血管的固定。

S5、在无菌培养环境下，将培养后的心肌细胞微球(两个)和NCI-H23肿瘤微球(三个)依次连续放置在第一组培养室和第二组培养室中。

S6、利用无生物毒性的双面胶将连接层和培养层密封连接，形成封闭的人工血管内流道、封闭的肿瘤心肌细胞微球流道、以及封闭的独立肿瘤心肌细胞微球流道。

在无菌环境中，将装配好的模型接入培养管路，并采用环氧乙烷对模型及培养管路进行灭菌，形成培养系统。

如图5所示，第一培养瓶1中的第一培养基经由泵M1与肿瘤心肌细胞微球流道相连，第二培养瓶2中的第二培养基经由泵M2与血管内流道相连，第三培养瓶3中的第三培养基经由泵M3与独立肿瘤心肌细胞微球流道相连。

S7、在每个培养瓶(1/2/3)中分别放入15mL对应的培养基，启动培养系统，当各培养基充满对应的培养室并形成流动灌注回路后，将模型连同培养管路一起放入37℃无菌培养箱内；连续灌注培养24h，将模型连同培养管路一起取出，使用高内涵图像分析系统对模型内人工血管、心肌细胞微球以及肿瘤微球进行活性分析，保证人工血管、心肌细胞微球、肿瘤微球具备良好的功能性特征，血管内皮排列紧密，连续灌注培养后具有一定的方向性，肿瘤微球中间颜色深，边缘浅且轮廓清晰，以及心肌细胞微球蠕动频率为18次/分钟。

进一步地，在无菌环境中，将人工血管对应的第二培养基替换成含5-氟尿嘧啶(5-FU)的培养基，将模型连同培养系统一起放入37℃无菌培养箱，连续培养灌注培养10天，得到器官组织。

更进一步地，采用高内涵系统对得到的肿瘤微球进一步分析，分别在上述连续灌注培养过程中，每隔24h对药物测试区第一组培养室B12的2个子培养室内的心肌细胞微球(对应图6中5-FU-1)和独立对照区第二组培养室B7的2个子培养室内的心肌细胞微球(对应图6中5-FU-2)进行跳动频率幅度的分析，分析数据的图像见图6。发现5-FU对第一组培养室B12药物测试区的2个子培养室内的心肌细胞微球跳动频率无显著影响，对心肌细胞微球的跳动有损伤的作用，但无显著性；5-FU对第二组培养室B7对照组心肌细胞微球跳动频率在24h和48h有显著性影响，对心肌球跳动幅度有降低作用。心肌细胞微球在第七天停跳，洗脱后不能恢复，这一实验现象符合5-FU对人心肌的作用结果，说明5-FU可经过人工血管的吸收、过滤、屏蔽等作用后，可以对心肌细胞微球组织产生影响。

进一步地，采用高内涵系统对得到的器官组织进一步分析，如图7所示，并分别在上述连续灌注培养的第1、3、5、7、10天，对药物测试区第一组培养室B12的3个子培养室内的NCI-H23肿瘤微球(对应图7中5-FU-1)和独立对照区第二组培养室B7的3个子培养室内的NCI-H23肿瘤微球(对应图7中5-FU-2)进行活性分析，分析数据和采集的图像见图7、图8，通过以上实验数据分析，发现经过药物作用10天后，与第二组培养室B7对照组NCI-H23独立肿瘤微球活性相比，第一组培养室B12药物测试区的3个NCI-H23肿瘤微球活性降低了约25％，这一实验现象符合5-FU对人肺癌细胞NCI-H23的作用结果，说明5-FU可经过人工血管的吸收、过滤、屏蔽等作用后，可以对NCI-H23肿瘤微球组织产生毒性影响。

综上所述，待测药物经过人工血管的吸收、过滤、屏蔽等作用后，可以对心肌细胞微球和肿瘤微球等组织产生影响。且与未通过人工血管作用的对照组相比，实验结果更接近于在实际临床研究过程中发现的结果。采用本发明对多组织功能调节作用的检测方法能够更加真实的反映出待测药物在人体内的作用效果。

本发明提出一种体外肿瘤心脏血管模型及其利用体外肿瘤心脏血管模型对化合物检测的方法，具有以下有益效果：本发明基于多器官芯片的设计，在体外建立心脏、血管及肿瘤模型相结合的模型，具有血液流通和血管过滤等功能，实现营养和药物吸收、药物对心脏作用以及肿瘤转移侵袭的环境构建。利用本发明的生物模型作为药物筛选模型，可以准确、高效、便捷地进行肿瘤药物相关药代动力学、药效学的测试和研究，以及更重要的实现抗肿瘤药物对心血管毒性的高效测试。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种体外肿瘤心脏血管模型，其特征在于，包括：

人工血管组，和

肿瘤心肌细胞微球组，

所述人工血管组包括人工血管，对所述人工血管的内部进行独立培养和/或灌流的人工血管内流道，以及对所述人工血管的外部进行培养和/或灌流的人工血管外流道；

所述肿瘤心肌细胞微球组包括至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球，和对所述至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球进行培养和/或灌流的肿瘤心肌细胞微球流道，所述肿瘤心肌细胞微球流道与所述人工血管外流道相连接。

2.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述人工血管包括内皮层和平滑肌层；和/或，

所述人工血管的宽度范围为2mm～40mm。

3.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述体外肿瘤心脏血管模型的长度范围为10mm～50mm，宽度范围为5mm～40mm。

4.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述心肌细胞微球和所述肿瘤微球的直径范围均为900μm～1300μm。

5.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述体外肿瘤心脏血管模型还包括独立肿瘤心肌细胞微球组，

所述独立肿瘤心肌细胞微球组包括至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球，和对所述至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球进行独立培养和/或灌流的独立肿瘤心肌细胞微球流道。

6.根据权利要求5所述的模型，其特征在于，所述至少一个独立肿瘤微球和至少一个独立心肌细胞微球与所述至少一个肿瘤微球和至少一个心肌细胞微球对称设置。

7.根据权利要求5所述的模型，其特征在于，所述人工血管组还包括与所述人工血管内流道相连通的人工血管引入口；

所述肿瘤心肌细胞微球组还包括与所述肿瘤心肌细胞微球流道相连通的肿瘤心肌细胞微球引入口；

所述独立肿瘤心肌细胞微球组还包括与所述独立肿瘤心肌细胞微球流道相连通的独立肿瘤心肌细胞微球引入口。

8.一种利用权利要求1至7任一项所述的体外肿瘤心脏血管模型对化合物检测的方法，其特征在于，包括下述具体步骤：

向各流道内引入各培养基，以培养或灌流肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管；

向人工血管组引入待测化合物；

获取所述待测化合物对肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管的调节结果。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取所述待测化合物对肿瘤微球、心肌细胞微球和/或人工血管的调节结果，包括：

获取经人工血管培养的肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，心肌细胞微球的蠕动频率；和/或，

获取人工血管的形态；

基于所述肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，以筛选出与肿瘤相匹配的待测化合物；

基于所述心肌细胞微球的蠕动频率和/或所述人工血管的形态，以获取所述待测化合物对心肌细胞微球和/或人工血管的调节结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述获取所述待测化合物对肿瘤微球、心肌细胞微球的调节结果，还包括：

获取独立肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果、独立心肌细胞微球的蠕动频率；

基于所述肿瘤微球与所述独立肿瘤微球的细胞活性和/或细胞迁移结果，所述心肌细胞微球与所述独立心肌细胞微球的蠕动频率，以得到待测化合物经过人工血管吸收后对肿瘤微球与心肌细胞微球的调节结果。