Cancer immunotherapy activates the immune systems to treat the tumor and has changed the paradigm of existing anti-cancer drugs that have side effects and resistance. However, the therapy has been reported to show different efficacy for each patient, and various approaches and understandings of the tumor microenvironment are required, which is one of the major immunosuppression mechanisms. This thesis describes the development of microfluidic systems capable of three-dimensional co-culture of multiple cell types (e.g. tumor, endothelial, and immune cells) in microchannels and precise control of microenvironmental variables. The microfluidic systems present in vitro applications of reconstitution of immune cell apoptosis by tumor vasculatures, recapitulation of drug resistance in tumor microenvironment, and acoustofluidic-based dynamic culture of immune cells.
면역항암요법은 인체의 면역 체계를 활성화하여 암세포를 사멸시키는 기전으로, 부작용과 내성으로 문제되었던 기존 항암제 시장의 패러다임을 전환하였다. 그러나 면역항암제는 환자별로 상이한 효능을 보이는 것으로 보고되며, 주요 억제 기전인 종양미세환경에 대한 다양한 접근과 이해가 필요한 실정이다. 본 학위 논문은 미세 유로 내 혈관, 암, 면역 세포를 포함하는 다종 세포의 삼차원 공배양과 미세환경의 정밀한 변인 통제가 가능한 미세유체 시스템의 설계를 다룬다. 이로써 미세유체 시스템을 활용한 암 혈관의 면역세포 사멸 기전 및 종양미세환경의 항암제 저항성 재현, 그리고 음향 미세유체 기반의 면역세포 체외 동적 배양에 대한 적용 방안을 제시한다.
