肿瘤药物研发面临诸多挑战，其中临床前研究与成功临床试验之间的断层仍然是药物发现的最大阻碍。在肿瘤领域，临床试验的成功率令人震惊，药物获批率仅为5%，尽管多数疾病相关药物的获批率通常在10-20%之间。这一现象的主要原因在于临床前阶段的成功难以有效转化为临床获益。同时，药企开发新药的成本也在不断上涨，研究数据显示，FDA每批准一种新的肿瘤药物的费用高达26亿美元。肿瘤药物开发高失败率的一个关键原因是缺乏可靠的预测模型。尽管像PDX这样的活体动物模型可以提供重要视角，但仍无法完全再现肿瘤微环境，从而在模拟人类疾病的转化医学价值方面存在局限性。此外，动物模型还面临着日益严重的伦理争议。

另一方面，传统的2D体外模型存在明显的不足，比如缺少肿瘤组织的重要组成部分，如血管、胞外基质和间质细胞等，因而难以成为有效的研究工具。尽管3D组织模型如肿瘤球和类器官等在体外初步研究中展现了一定的潜力，但绝大多数3D体外模型同样未能涵盖全面的组织微环境，比如免疫成分和血管化。与之相比，器官芯片模型能有效模拟肿瘤细胞、基质成分和免疫系统之间的相互作用，通过重现真实的肿瘤微环境（TME），实现2D培养与复杂动物研究的有效衔接，从而更好地评估药物渗透性、有效性及毒副作用。

器官芯片血管化模型能够帮助模拟肿瘤组织在患者体内的快速生长过程，该过程需要丰富的营养供给，使得肿瘤组织内部和周边形成复杂的血管网络。通过抑制血管生成以达到抗肿瘤的目的，已成为一些实体瘤如肝癌和结直肠癌的主要治疗手段。然而，传统的2D体外模型显然无法有效模拟血管生成过程，而PDX模型则因物种差异而难以应用。3D类器官模型虽然在一定程度上改善了这一问题，但仍主要由上皮细胞构成，缺乏血管化特征。

研究者们开始利用高通量无膜屏障芯片来建立体外血管化模型，以促进/抑制血管生成相关药物的研究。血管出芽是从现有血管上生长出新血管的过程，这一过程受到细胞微环境中的多种因素的调控。使用高通量无膜屏障芯片研究人员整合了血流灌注和生化浓度的梯度，成功构建了生理性的血管出芽与微血管生成模型。该芯片具有384孔的容量，包含可以独立操作的微流控单元，通过注入凝胶形成物理屏障，细胞在其上培养，从而实现了管腔结构的微血管生成。

在血管生成因子的刺激下，这些微血管会出芽，穿过凝胶屏障生长。研究人员通过比较出芽数量、平均长度、圆形度和直径等多个维度来评估模型的效果。此外，研究者还利用该模型进行促血管生成化合物的筛选，评估其在不同时间节点对血管生成的影响。经过筛选，研究人员找到了数种具有高效抗血管出芽效果且低毒性的蛋白酶抑制剂（PKIs），为肿瘤治疗开启了新的方向。

总之，将高通量无膜屏障芯片应用于血管模型的研究不仅提升了活体模型的精确性，同时也推动了个性化医疗的进步。俄罗斯专享会284致力于生物医疗领域的发展，将继续为肿瘤药物研发提供新思路和创新技术。