As tumor remains as one of the main causes of death in current society, a wide range of researches is focused on the development of anti-cancer drugs and uncovering the underlying mechanism. However, limitations still exist that most studies are based on the animal model which have different microenvironment compared with human. Moreover, the animal models cannot be monitored in real-time that it remains as an endpoint experiment. Microfluidic system composed of human-derived cells may remedy some of these limitations by recreating more physiologically relevant microenvironment. Since vasculature is crucial for survival and growth of a tumor, co-culture of vasculature with tumor should be thoroughly considered for mimicking tumor microenvironment. Here, we suggest silicon based transparent microfluidic chip model, composed of multicellular tumor spheroid and vascular endothelial cells. Since in-vivo tumor cells are in the form of aggregation or cluster, multicellular tumor spheroid composed of a tumor cell with stromal cell and endothelial cell may better mimic physiological phenomenon compared with the freely distributed system. We quantified the vasculature generated with multicellular tumor spheroid for tortuosity, permeability, and basement membrane coverage, which are known to be different with normal vasculature. This platform consisted of multicellular tumor spheroid surrounded by in-vivo like tumor vasculature could be used in studying the behavior of tumor and personalized medicine.
암은 현대인의 사망원인 1위로, 관련된 기작과 항암제 개발이 두루 연구됐다. 하지만 대부분의 연구는 동물실험이라는 점에서 한계점을 지닌다. 동물은 인체와 근본적으로 다른 미세 환경을 가지고 있으며, 실시간 관측이 어려워 종점 연구에 머무른다. 미세유체소자는 인체유래 세포를 사용해 동물실험의 한계점을 극복, 체내 생리학적 기능을 재구성할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 본 연구에서는 이종 세포로 구성된 다세포 스페로이드와 암의 생존과 성장에 필수적인 혈관 내피세포의 공동 배양이 가능한 미세유체소자 기반 암 미세환경 모델을 제시한다. 암세포, 섬유아세포, 그리고 혈관 내피세포의 구성을 달리한 스페로이드는 응집된 형태로 존재하는 체내 암 조직의 모사가 가능하며, 단일 세포들이 산발적으로 분포된 기존의 연구보다 생리학적으로 비슷한 환경을 제공한다. 형성된 암 혈관 네트워크는, 정상 조직의 혈관과 다르다고 알려진 꼬인 정도, 혈관벽 투과성, 그리고 기저막 단백질의 면적을 정량적으로 분석하였다. 본 연구에서 개발된 시스템은 암 연구와 맞춤형 치료전략개발 플랫폼으로 발전할 가능성을 제시한다.
