微流控技术为高通量药物发现提供与人体生理学相关的细胞模型

Fluxion Biosciences首席执行官（CEO）Jeff Jensen介绍了微流控技术如何通过与人体生理学相关的细胞模型促进药物发现领域的进步。

Fluxion Biosciences是微流控技术的领先制造商，能够使用与人体生理学相关的细胞模型进行药物发现及生命科学研究。据麦姆斯咨询报道，其创新解决方案为许多研究领域带来福音，其中包括筛选靶向离子通道的药物和开发用于实体瘤的嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法等。

体外模型是研究疾病及其治疗反应的有价值工具，然而，仍需要更多与人体生理学相关的细胞模型，以便更准确地复制人体内部反应。微流控技术可以准确地模拟体内环境，为基于细胞的药物筛选提供一项经过验证的技术。

利用微流控技术复制人体生物学

Fluxion Biosciences的产品主要分为三个系列：自动膜片钳（IonFlux）、细胞分析（BioFlux）和液体活检（IsoFlux）。所有产品系列的基本概念是能够在微流控系统中移动、操纵和控制细胞微环境。

微流控技术通过精确控制细胞微环境，引入了一种研究药物与靶点相互作用的新方法。Fluxion Biosciences首席执行官Jeff Jensen解释道：“我们的最终目标是使用微流控模型模拟人体细胞的行为，从而减少对动物实验的需求。”这与美国食品药品监督管理局（FDA）现代化法案2.0相一致，该法案鼓励开发替代技术，使用人体来源的细胞改善药物与靶点之间的相互作用，并使其比传统动物模型更具相关性和预测性。

Jensen描述了微流控技术的核心部分，并将其等同于计算机芯片的开发过程。Jensen表示：“从本质上讲，我们应用计算机芯片制造工艺来制造具有小通道的微型硅芯片，然后利用这些硅芯片制造微流控‘芯片’。通过这种方法，我们可以同时进行数百个实验，而不是每次只做一个，从而实现了‘多路复用’的实验，同时达到了‘收缩’实验规模的目的。这种可扩展性，再加上对细胞微环境的精确控制，是微流控的真正优势。”

针对不同应用的综合性微流控产品组合

Fluxion Biosciences的微流控技术凭借其IonFlux、BioFlux和IsoFlux平台在多个领域具有广泛的应用，这些领域包括肿瘤学、免疫学、神经科学、微生物学和血液学等。

Jensen解释道：“IonFlux平台专注于研究离子通道，离子通道是调节各种细胞功能的关键膜蛋白。”离子通道是重要的药物靶点，但必须小心控制调节度，避免出现脱靶效应，如心率变化。IonFlux可用于研究离子通道的生物学和病理生理学，使制药公司能够识别有效调节离子通道的药物，这些药物可以抑制或增强离子通道的活性，以达到不同的目的。Fluxion Biosciences的IonFlux系统重点关注的领域包括中枢神经系统（CNS）功能疾病、分子遗传学和细胞电生理学等。Jensen补充道：“这个多功能平台广泛应用于从学术实验室的基础研究到制药行业的高通量初步筛选等领域。”

BioFlux系统是一个专门用于研究在生理性剪切流动下细胞相互作用的平台。Jensen解释道：“举个例子，我们可以制造一个‘动脉芯片（artery-on-a-chip）’，在这个环境中我们可以复制人体动脉条件，并研究其细胞间的相互作用。”该平台可以直接利用血液样本，而且每次实验只需约100或200微升的少量样本。这一点非常重要，因为要利用其进行与人体生理学相关的研究，并开发针对各种病症（包括动脉粥样硬化、血栓形成、传染病和免疫失调）的治疗方法。

BioFlux平台：利用微流控技术推进细胞相互作用的分析

Jensen表示：“第三个平台IsoFlux针对的是液体活检，旨在从生物样本中富集完整的稀有细胞，并为进一步分析做好准备，从而提供一种在分子水平上诊断癌症而无需进行组织活检的非侵入性方法。相反，我们利用IsoFlux平台通过分析患者的血液样本对其癌症做出诊断。”这种技术分离并分析由原发性肿瘤在血液中脱落的循环肿瘤细胞（CTC），为患者的准确诊断和适当的治疗决策提供分子层面的见解。

利用微流控技术获取与人体生理学相关的数据

许多细胞在受到机械作用时会改变行为。例如，与在培养皿中的静止状态相比，当血液细胞在循环系统中流动时，其行为会有明显的不同。Jensen表示：“动态流动会导致细胞发生表型行为的变化。因此，为了准确地复制细胞在体内的行为，必须测定该流动能力。”

过去，研究人员通过将两块玻璃或塑料夹在一起，在中间形成通道，来创造宏观尺度的流动条件。流动的血液或其它细胞流经这个通道，可以提供流动着的细胞行为和响应潜在治疗处理的信息。

传统手工制程费时费力，并且产量低，因此Fluxion Biosciences采用类似计算机芯片制造的方案，并将其集成到微流控芯片中，简化了工作流程并提高了通量。这种以微型化方式同时运行许多实验的新能力在药物发现中具有重要意义，它改变了科学家进行细胞相互作用的研究方式，适用于多种应用。

BioFlux在免疫学、癌症、CAR-T细胞疗法开发、传染病、镰状细胞病研究和其它各种领域有着广泛的应用。研究人员利用它来获得功能上的见解，评估候选药物的效果并了解它们的疗效。

利用BioFlux开发针对实体瘤的CAR-T细胞疗法

在癌症治疗中，包括CAR-T细胞在内的过继细胞疗法已经取得了显著的成果，这些疗法主要针对的是血癌。CAR-T细胞是经过基因改造的T细胞，其可以改变内源性T细胞的特异性，使T细胞能够识别、激活并杀死癌细胞。然而，将这些疗法应用到实体瘤上却面临着特殊的挑战。在血癌中，CAR-T细胞和癌细胞在血液中很容易接触，但与血癌不同，要想有效杀死实体肿细胞，需要CAR-T细胞到达肿瘤部位才行。而针对实体瘤，将AR-T细胞运送到免疫抑制的微环境是一个巨大的挑战。

BioFlux平台旨在优化针对实体瘤的CAR-T细胞疗法的开发。Jensen解释说：“尽管人们可以开发出一种CAR-T方法来证明其能够杀死癌细胞，但最重要的是要确保CAR-T细胞能够有效地到达目标部位。通过BioFlux，我们可以模拟这一过程的部分环节，研究CAR-T细胞的迁移、与内皮细胞的结合、通过内皮细胞的迁移以及最终与肿瘤的结合。”

Fluxion Biosciences提供的微流控技术平台对于研究者在药物优化阶段，了解CAR-T方法如何在人体生理学相关背景下发挥作用非常有益。Jensen补充道：“虽然BioFlux通常不适合进行高通量初级筛选，但我们的用户使用它来获得有关CAR-T细胞在复杂环境中功能和行为的宝贵见解。”

利用人体生理学相关解决方案推动发展

Jensen表示：“无论是在基础研究还是药物发现中，一个明显的趋势是更多的使用人体生理学相关的细胞模型。Fluxion Biosciences正积极扩展在这一领域的研究，重点关注3D细胞生物学和‘器官芯片（Organs-on-a-chip）’测定。”3D细胞生物学模型正获得越来越多的支持，以便更准确地复制人体内的环境及其相互作用行为。这些人体生理学相关的细胞模型对于了解药物发现中目标物的真实生物学相互作用机制和潜在毒性至关重要。

Jensen预测，微流控技术不仅在基础研究和药物发现中，而且在诊断和个性化患者治疗中都将产生重大影响。Jensen补充说：“作为这一领域的领导者，我们非常高兴能够站在这些令人兴奋的进展的前沿。”

利用微流控技术有可能推动生物医学领域的变革性进步。这种整合可以加速药物发现，并为科学家提供人体生理学相关的细胞模型，同时提高研究的转化潜力。研究人员利用这些尖端的工具可以更深入地了解人体生物学的复杂性，从而制定更有效的药物发现计划和诊断解决方案。