癌症用药总无效？血管化肿瘤类器官芯片让结直肠癌在治疗前预判药物反应

癌症治疗中，一个令人痛心的现实是：很多患者经历了一系列试药过程，承受了副作用，花费了大量金钱和时间，最终却发现药物效果并不理想。据统计，约95%的抗癌药物在临床前研究中表现良好，却最终未获批准用于临床。为什么实验室里有效的药，到了患者身上就不灵了？

答案藏在肿瘤的“微环境”里——尤其是那些为肿瘤输送养分、帮助它生长扩散的血管。

传统模型的“盲区”：

看不见的血管  

过去，科学家研究抗癌药物主要依赖两种模型：二维细胞培养（在培养皿里养一层癌细胞）和动物模型（在小鼠身上接种肿瘤）。

但这两种方法都有明显的缺陷。培养皿里的癌细胞过于“单纯”，缺少了真实肿瘤中复杂的细胞互动；动物模型虽然更接近人体，但毕竟物种不同，药物反应存在差异。更重要的是，这两种模型都难以真实还原肿瘤内部那套精密的血管网络。

肿瘤要长大、要转移，离不开血管。这些血管不仅为肿瘤输送氧气和营养，还影响着药物能否顺利到达肿瘤内部。缺少了这套“补给系统”的肿瘤模型，就像用没有发动机的汽车做碰撞测试——看起来像那么回事，但关键性能完全对不上。

2026年6月17日，来自南京大学医学院附属金陵医院等机构的科研团队在 《Cell Reports Medicine》 上发表了一项重要研究。他们开发出了一种全新的“肿瘤类器官芯片”，能够在芯片上自组装出带有血管的结直肠癌微型肿瘤模型。

简单来说，这是一块只有指甲盖大小的透明芯片，内部布满了微米级的通道。科学家把从癌症患者身上获取的肿瘤细胞、血管内皮细胞等放到芯片里，让它们在三维环境中“生长”成一个微型的、带有血管的肿瘤组织。

这项技术最巧妙的地方在于“自组装”——不需要人为搭建复杂的血管结构，细胞们会在芯片的微环境中自己“组织”起来，形成功能性的血管网络。就像一群建筑工人不需要总指挥也能盖起房子一样，这些细胞在芯片上也能自发“建造”出接近真实肿瘤的微环境。

这项研究的一个核心发现是：他们找到了一个能让普通血管“变成”肿瘤血管的关键分子——胰岛素样生长因子结合蛋白5（IGFBP5） 。

研究人员通过分析大量结直肠癌患者的数据发现，肿瘤里的血管内皮细胞会大量产生IGFBP5。当他们在芯片上用IGFBP5去“教育”正常的血管内皮细胞时，这些细胞果然“学坏了”——长出的血管分支更多、更不规则、渗透性更强，完全就是肿瘤血管的典型特征。

用这种方法构建的血管化肿瘤模型，在形态和基因表达上都更接近患者体内真实的肿瘤。

这项技术最直接的价值在于帮助医生为患者选择最合适的药物。

研究人员用22位结直肠癌患者的肿瘤样本，在芯片上构建了个性化的血管化肿瘤模型，然后测试了这些患者对FOLFOX化疗联合贝伐珠单抗（一种抗血管生成靶向药） 方案的反应。

结果令人振奋：这个带有血管的模型预测患者药物反应的准确性达到86.36%，显著高于没有血管的原始模型。

换句话说，在芯片上“模拟治疗”的结果，能更准确地预测患者在真实治疗中的效果。这意味着未来医生可以在给患者用药之前，先在芯片上“试”一遍各种药物方案，选出最可能有效的那种，从而避免无效治疗带来的时间浪费、经济负担和身体伤害。

此外，这个平台还能用于评估多种小分子抗血管靶向药的疗效，包括阿帕替尼、舒尼替尼、呋喹替尼、索拉非尼、瑞戈非尼等。对于需要进行靶向治疗的患者来说，这无疑提供了更多的用药指导。

当然，这项技术目前仍处于研究阶段，距离大规模临床应用还有一段路要走。

目前构建一个患者来源的个性化肿瘤芯片模型，需要时间、成本和专业技术，如何让这个过程更快、更便宜、更标准化，是摆在科学家面前的实际问题。

此外，真实的肿瘤微环境中还包含免疫细胞、成纤维细胞等多种成分，它们之间的相互作用极其复杂。如何在芯片上更全面地还原这个复杂的“生态系统”，也是未来研究的方向。

但毫无疑问，这项技术为精准医疗打开了一扇新的大门。它让我们第一次能够在体外比较真实地模拟每个患者独特的肿瘤微环境，并在其中测试药物的效果。

精准医疗的核心，是在正确的时间，给正确的患者，用正确的药物。而要做到这一点，首先需要能够准确模拟患者病情的“试验场”。

这项“血管化结直肠肿瘤类器官芯片”技术，正是这样一个革命性的试验场。它把肿瘤连同它的“生命补给线”——血管，一起搬到了芯片上，让医生和科学家可以在体外预演治疗方案。

虽然前路漫漫，但这项研究无疑让我们离“为每一位癌症患者量身定制最有效的治疗方案”这个终极目标，又近了一大步。

参考文献

Zhe Dai，Zengjie Lei，et al.Self-assembly of tumor-related vascularized colorectal tumoroid-on-a-chip for precision medicine drug testing.2026,Cell Reports Medicine 7, 102873