肿瘤药物研发面临的挑战在于临床前研究与成功临床试验之间的巨大差距，这仍然是肿瘤药物发现最大的障碍。当前，肿瘤领域的临床试验成功率极低，尽管其他疾病相关药物的获批率普遍在10-20%之间，肿瘤药物的获批率却仅有5%。这主要源于临床前的成功难以有效转化为临床治疗的益处。一方面，制药公司开发新药的成本大幅上升，据估算，FDA每批准一种新的肿瘤药物需耗资高达26亿美元；另一方面，高失败率的核心原因在于缺乏有效的预测模型。虽然活体动物模型（如PDX）提供了重要的视角，但它们无法重现肿瘤微环境，因此在模拟人类疾病方面的转化医学价值有限。此外，这些模型还面临日益严峻的伦理争议。

而传统的2D体外模型显然存在局限，缺乏肿瘤组织中重要的成分，如血管、胞外基质和间质细胞，难以成为有效的研究模型。尽管3D组织模型如肿瘤球和类器官等已开始应用，但大部分3D体外模型同样缺乏全面的组织微环境，例如免疫成分或血管化。因此，器官芯片模型能够模拟肿瘤细胞、基质成分和免疫系统之间的相互作用，通过再现真实的肿瘤微环境（TME），有效连接简单的2D培养与复杂的动物研究。这种模型可以为药物渗透、有效性及毒副作用的评估提供更佳的实验平台。此外，来源于患者的肿瘤组织能够帮助填补临床前研究与患者真实响应之间的鸿沟，从而促进个性化肿瘤治疗的进展。

在肿瘤组织内部及其周围丰富的血管网络是肿瘤细胞快速生长所必需的营养物质来源。通过抑制血管生成来控制肿瘤，结合其他治疗措施，以杀死肿瘤已成为许多实体瘤临床实践中的重要策略，例如肝癌和结直肠癌等。在此背景下，2D体外模型无法模拟血管生成现象，PDX模型与人类之间的物种差异显著，而3D类器官模型则多由上皮细胞构成，同样缺乏血管化。今天，研究者们正使用高通量无膜屏障芯片构建体外血管化模型，并利用这一模型探索促血管生成和抑制血管生成药物的效果。

利用高通量无膜屏障芯片构建的可灌注3D血管出芽模型显示出强大的潜力。血管出芽是指新血管从已有血管上生长的过程，受多种细胞微环境因素的调控，如生化梯度和血流。研究者通过整合血流灌注和生化浓度梯度，实现了构建生理条件下的血管出芽和微血管形成模型的目标。在高通量无膜屏障芯片中，使用凝胶形成物理屏障，细胞通过一系列操作生长成有管腔结构的微血管。在血管生成因子的刺激下，微血管会穿过凝胶屏障向促血管生成因子通道趋化生长，从而形成新的血管结构。研究者还可以对出芽数量、平均长度和直径等多个维度进行比较评估。

通过高通量无膜屏障芯片构建微血管模型，研究者能够在不同条件下筛选促血管生成的化合物，确定其混合刺激方案并进行评价。针对黄芪甲苷IV与GW50156的促血管生成实验显示，这两种化合物对内皮细胞的毒性较低，且在不同浓度下均表现出良好的促血管生成效果。此外，研究者还利用这一高通量模型筛选了1537种蛋白酶抑制剂（PKIs）对血管出芽的抑制作用，发现其中53种具有高效的抗血管生成效果和低毒性，其中44种作用于之前未与血管生成相关的信号通路。

全球领先的环亚集团ag旗舰厅在生物医疗领域，致力于构建稳定高效的各类体外模型，为科学研究提供支持。通过高通量无膜屏障芯片，环亚集团ag旗舰厅实现了血管、肠道、肾小管等多种管状组织模型的构建，支持包括肿瘤微环境模型在内的药物开发与筛选。无论是基础科学研究还是临床前测试，环亚集团ag旗舰厅始终秉承创新精神，推动生命健康科技的未来发展。