可调控小型血管环境生物反应器(sVEB)模拟乳腺癌动态微环境的研究

【编辑推荐】本研究针对传统肿瘤模型缺乏生理性灌注和微环境复杂性的问题，开发了模块化小型血管环境生物反应器(sVEB)。通过整合微流控技术与iPSC(诱导多能干细胞)来源内皮细胞，成功构建了具有次级分支的稳定可灌注微血管网络，并实现乳腺癌类器官与CD8+T细胞的动态共培养。该平台为精准医疗提供了可模拟患者特异性微环境的创新工具。

　　

在肿瘤研究和药物开发领域，传统体外模型长期面临三大瓶颈：静态培养无法模拟血流动力学特征、刚性芯片设计限制组织复杂性构建、标准缺失导致结果难以转化。这些缺陷使得高达90%的临床前抗癌药物在人体试验阶段失败。针对这一挑战，意大利研究团队在《Biomaterials》发表的研究中，开发出革命性的小型血管环境生物反应器(small Vessel Environment Bioreactor, sVEB)，通过工程学与生物组装的融合，首次实现了血管-肿瘤-免疫三元动态互作的精准模拟。

关键技术包括：1）采用激光立体光刻3D打印DS3000生物树脂构建模块化反应器；2）整合iPSC来源内皮细胞形成可灌注微血管；3）磁性纳米颗粒介导CD8⁺T细胞靶向递送；4）计算流体力学模拟验证剪切应力参数。

【INTRODUCTION】
研究指出功能性血管网络是构建生理相关模型的核心要素。现有微流控设备多受限于固定几何构型，难以模拟血管新生过程中的动态重构。sVEB通过可调谐水凝胶基质和模块化设计，突破这一限制。

【Design of sVEB】
12mm×22mm的内腔室采用倒角设计优化流体动力学，配合22G插管接口实现0.1-10mL/min流速调节。内皮细胞在纤维蛋白凝胶中形成直径50-200μm的微血管，72小时内产生次级分支，证实其形态发生能力。

【RESULTS】
流体模拟显示壁面剪切应力稳定在0.5-4dyn/cm²，符合生理小静脉特征。乳腺癌类器官与血管网络共培养时，观察到肿瘤细胞沿血管通道的定向迁移。磁性递送的CD8⁺T细胞在0.3T磁场作用下，穿透深度增加300%，显著提升肿瘤杀伤效率。

【DISCUSSION】
该平台突破传统器官芯片的静态局限，首次实现：1）血管网络的可控诱导；2）肿瘤-免疫互作的时空解析；3）患者来源组织模块的即插即用。CARIPLO基金会资助的后续研究将整合循环肿瘤细胞(CTCs)捕获功能。

【CONCLUSIONS】
sVEB通过工程化微环境控制，建立了从血管生成、肿瘤侵袭到免疫监控的完整研究链条。其标准化设计有望成为个性化医疗的新基准，为抗血管生成药物和免疫检查点抑制剂提供更可靠的测试平台。研究团队特别强调，该系统对三阴性乳腺癌微环境模拟的适用性已进入临床验证阶段。