肿瘤药物研发面临着巨大的挑战，尤其是临床前研究与成功临床试验之间的鸿沟，成为肿瘤药物发现的主要障碍。在这一领域，临床试验的成功率令人震惊。尽管大多数疾病相关药物的获批率维持在10-20%之间，但肿瘤药物的获批仅为5%。这在很大程度上是因为临床前的成功难以转化为实际的临床益处。此外，药企新药研发的成本显著上升，研究数据表明，FDA每批准一个新的肿瘤药物，需花费高达26亿美元。肿瘤药物开发高失败率的一个关键因素是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，但它们无法完整重现肿瘤微环境，因而其在模拟人类疾病方面的转换医学价值十分有限。同时，动物模型面临着日益突出的伦理问题。另一方面，传统的2D体外模型明显存在局限性，缺乏血管、胞外基质、间质细胞等肿瘤组织重要组成部分，使其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）已在体外研究中崭露头角，但大多数3D模型同样缺乏全面的组织微环境，例如免疫成分和血管化。器官芯片模型能够模拟肿瘤细胞、基质成分及免疫系统之间的相互作用，通过再现真实的肿瘤微环境（TME），在简单的2D培养与复杂的动物研究之间架起了一座桥梁，从而可以更好地评估药物的渗透性、有效性和毒副作用。

患者来源的肿瘤组织能够有效缩小临床前研究与患者真实反应之间的距离，为个性化肿瘤治疗提供新的可能性。肿瘤组织在患者体内的快速生长需要丰富的营养，而这就导致了肿瘤组织内部及其周围形成了复杂的血管网络。通过抑制血管生成来控制肿瘤并进行抗血管治疗，无论是单独使用还是结合其他治疗方法，已经成为一些实体瘤（如肝癌、结直肠癌）临床实践中的重要手段。然而，2D体外模型显然无法模拟血管生成过程，而PDX模型又因其与人类间的种属差异而难以完全有效。3D类器官模型则多由上皮细胞构成，同样缺少血管化的特性。

如今，我们将探讨研究者如何利用高通量无膜屏障芯片构建体外血管化模型，并借此进行促血管生成和抗血管生成药物的研究。研究者在高通量无膜屏障芯片上构建可灌注3D血管出芽模型，血管出芽是指从现有血管上长出新血管的过程，受细胞微环境中多种因素（如生化梯度和血流灌注）的调节。然而，以往的体外模型往往缺乏这些关键因素。研究者通过整合血流灌注和生化浓度梯度，验证了在无膜屏障芯片上构建生理血管出芽和微血管形成模型的可行性。

在血管生成因子的刺激下，微血管会出芽，穿过凝胶屏障，趋向于血管生成因子通道生长。血管生长因子有效促进血管出芽、形成伪足等，研究者可以对出芽数量、平均长度、圆形度和直径等多个维度进行比较。利用高通量无膜屏障芯片构建微血管模型后，研究者能够评估不同化合物对血管生成的影响。例如，黄芪甲苷IV和GW50156均表现出良好的促血管生成效果，且对内皮细胞无毒性。

利用这一芯片，研究者对1537种蛋白酶抑制剂（PKIs）的抗血管出芽效果进行了筛选，发现有53种具有高效的抗血管效果，并且毒性低，其中44种作用于先前未与血管生成相关的信号通路。利来国际的高通量无膜屏障芯片在此领域展现了卓越的潜力，推动了肿瘤研究的前沿。

综上所述，生物医疗领域的器官芯片技术为肿瘤药物研发开辟了新的方向，特别是在药物筛选和模型构建方面，提供了更为有效和可持续的解决方案。深入了解利来国际带来的创新技术，能够为未来的健康科技发展提供新的动力，让我们共同见证这一领域的持续进步。