乳腺癌是全世界女性最常见的癌症，人们在开发治疗乳腺癌的疗法上付出了很多努力。在这些治疗中，化疗已被证明是最有效的方法之一;然而，在这些疗法中使用的药物可能会有副作用，最严重的是对心脏的毒性。除心脏组织损伤外，乳腺癌化疗药物还会影响心脏的泵血能力或导致临床心力衰竭。

 

为了避免这些问题，我们对正在接受化疗的乳腺癌患者的心脏进行监测，并相应地调整治疗水平。目前监测心脏的方法包括使用超声心动图和其他成像程序，以及心脏活组织检查。但是，影像学方法只能检测到晚期、不可逆的心力衰竭，而活检是高度侵入性的，对患者来说是身体上的痛苦。

 

在实验室里还可以建立其他的监测系统来模拟体内的情况。这些芯片上的器官模型包括一个硅胶芯片和培养特定类型的活体人体组织的隔间。这些隔间与微流控通道相连，氧气和营养介质通过微流控通道泵送和循环。组织细胞通常会向周围的介质中分泌一种称为生物标记的分子，这是它们健康和功能的良好指标。这些生物标记的水平可以测量，以确定组织的状况。

 

最近，一些方法已经成功地建立了简单的系统来监测乳腺癌药物对选定患者的心脏毒性，但是，到目前为止，在更大、更全面和更可靠的模型中建立这样一个系统的尝试还很少。

 

包括来自崎崎生物医学创新研究所(Terasaki Institute for Biomedical Innovation)的一个团队在内的一个合作团队，杏耀注册已经开发出一种“芯片上的器官”系统，可以更广泛地检测乳腺癌和心脏组织对乳腺癌治疗药物的反应。在他们的系统中，他们选择测量两个由健康心脏细胞产生的心脏生物标记物和一个由活跃生长的乳腺癌细胞产生的生物标记物。这项研究包括对健康心脏组织和人工损伤心脏组织的测试，以反映乳腺癌患者在化疗前可能的心脏状况。他们还为该系统设计了附加功能，以增强其功能。

 

研究小组设计了一个芯片系统，该系统有两个单独的隔间用于乳腺癌组织培养，以及健康或人工损伤的心脏组织;这些隔间由通道连接，使得流体在它们之间自由流动。为了更接近地复制天然人体组织的机械特性，组织培养物是通过将心脏或乳腺癌细胞的微小球状体包裹在凝胶状物质中制备的。芯片的循环流控系统预先确定的控制确保组织接受氧气、营养介质和化疗药物输送。

 

“这项工作为监测乳腺癌化疗的心脏毒性建立了一个重要的模型，”第一作者李俊民博士说，他是崎崎研究所研究团队的成员。“我们成功地制造出了非常接近人体组织的心脏和乳腺癌组织，我们开发了一种改进的传感装置和药物传递系统;这是芯片上器官技术的里程碑。”

 

与含有心脏或乳腺癌组织的单室模型相比，研究发现，与在单芯片系统中发现的相比，在与心脏组织交流中活跃生长的乳腺癌组织降低了健康心脏生物标记物的水平。此外，双芯片系统证明，乳腺癌细胞的生物标志物分泌不仅受到药物治疗的影响，还受到其与不同损伤程度的心脏组织相互作用的影响。这表明，心脏和乳腺癌组织之间的相互作用对细胞功能指标和疾病进展有重要影响。