Il team di ricerca biomedica di Akay Lab presso l'Università di Houston sta segnalando un miglioramento su un chip microfluidico per il cancro al cervello precedentemente sviluppato nel loro laboratorio. Il nuovo chip consente la somministrazione simultanea di più farmaci, e un massiccio test parallelo di risposta ai farmaci per i pazienti con glioblastoma (GBM), il tumore cerebrale maligno più comune, rappresenta il 50% di tutti i casi. I pazienti con GBM hanno un tasso di sopravvivenza a cinque anni di solo il 5,6%.

"Il nuovo chip genera sferoidi tumorali, o grappoli, e fornisce valutazioni su larga scala sulla risposta di queste cellule tumorali GBM a varie concentrazioni e combinazioni di farmaci. Questa piattaforma potrebbe ottimizzare l'uso di campioni di tumori rari derivati ​​da pazienti con GBM per fornire informazioni preziose sulla crescita del tumore e sulle risposte alle terapie farmacologiche, " riferisce Metin Akay, John S. Dunn Endowed Chair Professore di ingegneria biomedica e presidente di dipartimento. Il documento è pubblicato nel numero inaugurale del Ingegneria IEEE in Medicina e Biologia L'Open Journal of Engineering in Medicine and Biology della società.

La capacità di valutare rapidamente l'efficacia di un farmaco antitumorale sarebbe un notevole miglioramento rispetto ai tipici protocolli antitumorali in cui vengono somministrati farmaci chemioterapici, poi testato per diversi mesi, e un paziente passa a un altro farmaco se il primo è inefficace. Il nuovo dispositivo può determinare la combinazione ottimale di farmaci in appena due settimane. "Quando possiamo dire al medico che il paziente ha bisogno di una combinazione di farmaci e della proporzione esatta di ciascuno, questa è medicina di precisione."

La squadra di Akay prende un pezzo di una biopsia tumorale, lo coltiva e lo inserisce nel chip. Quindi aggiungono farmaci chemioterapici alle microvalvole del chip per determinare la migliore combinazione di farmaci, e la proporzione specifica, che uccide la maggior parte delle cellule tumorali.

Il team ha coltivato sferoidi tumorali 3-D, o grappoli, da linee cellulari GBM e da cellule GBM derivate dal paziente in vitro e ha studiato l'effetto della combinazione di Temozolomide e un inibitore del fattore nucleare-κB sulla crescita del tumore.

"Il nostro studio ha rivelato che questi farmaci hanno effetti sinergici nell'inibire la formazione di sferoidi se usati in combinazione, e suggerisce che questo chip per il cancro al cervello consente su larga scala, screening farmacologico economico ed efficace per il campione per i tumori del cancro 3-D in vitro . Ulteriore, questa piattaforma potrebbe essere applicata a studi di screening dei farmaci correlati all'ingegneria tissutale, " ha detto l'assistente professore Yasmine Akay. È affiancata nel team dall'assistente professore di ricerca Naze Gul Avci e dal borsista post-dottorato Hui Xia. I campioni di tessuto sono stati forniti dal collaboratore del progetto Jay-Jiguang Zhu, dottore, direttore, Neuro Oncologia, McGovern Medical School presso UT Health.

Per ridurre al minimo qualsiasi perdita di campione in vitro , il team ha migliorato il sistema di chip per il cancro al cervello esistente aggiungendo un ulteriore strato di distribuzione del flusso laminare, che riduce la perdita di campione durante la semina cellulare e impedisce la fuoriuscita degli sferoidi. Ciò consente agli sferoidi di formarsi uniformemente in tutto il chip per test antidroga coerenti tra ogni sferoide.