=在细胞量不足的情况下如何筛选2208种药物？---DMA平台搭配I.DOT

前置知识点：

DMA（Droplet Microarry），液滴微阵列，通常置于专用芯片上。IDH（isocitrate dehydrogenase），异柠檬酸脱氢酶，星形胶质瘤细胞常常表现为IDH基因突变。为了应对IDH1突变复发性胶质瘤的耐药性和治疗方式的有限，使用高通量液滴微阵列（DMA）平台高度小型化筛选2208种FDA批准的药物应运而生。从两名产生耐药性的胶质瘤患者体内获得携带内源性IDH1突变（IDH1mut）的肿瘤球体。

筛查确定了20多种药物，包括维替泊芬（VP），这些药物显著影响了肿瘤球体的形成和存活率。蛋白质组学分析表明，核孔复合物可能是VP的潜在靶点，这表明了一种新的作用机制。通路分析表明，NUP107是与VP反应相关的潜在上游调节因子。对公开可用的基因组数据集的分析显示高NUP107表达与IDH1mut星形细胞瘤生存率降低之间存在显著相关性，表明NUP107可能是一种VP反应的潜在生物标志物。

这项研究展示了如何用小型化3D胶质瘤模型确定核孔复合物为药物开发的潜在靶点。这些发现为支持VP和其他已鉴定化合物治疗IDH1mut胶质瘤的体内和临床研究提供了临床前证据，这可能最终改善患者的临床结果。

迄今为止，由于缺乏临床模型，IDH1mut胶质瘤的药物发现工作受到限制。原发性IDH1mut患者来源的肿瘤球体（PDTs）在体外培养具有挑战性，即使成功，IDH1突变也可能在细胞培养过程中丢失。因此，来源于IDH1mut肿瘤的PDT很少见，而且生长相对缓慢，很难获得足够的材料来进行需要大量细胞的培养。这对IDH1mut胶质瘤的药物筛选工作是一个重大挑战。鉴于治疗选择和研究工具有限，有必要开发合适的IDH1mut胶质瘤体外筛查平台，以实现在低细胞量的培养模型中筛选大量化合物。我们最近开发的小型化液滴微阵列（DMA）平台为高度小型化提供了解决方案。

DMA平台是一个小型化的芯片，有数百个纳米级液滴，液滴体积取决于被超疏水屏障包围的亲水点的大小。这些液滴可用于独立的2D或3D细胞培养实验，由于体积小，DMA可以大大减少实验所需的细胞、药物和试剂的消耗。

图1 高通量药物筛选和命中验证的工作流程

液滴微阵列芯片使用最少的试剂（200 nL培养基，每个点300个细胞）快速经济地筛选2208种FDA批准的药物。该测定在标准96孔板中使用MTT法进行验证。使用蛋白质印迹和质谱评估靶向和靶外效应。药物靶点分析与癌症基因组图谱（TCGA）和中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）数据库中的患者生存数据相关，以促进个性化临床治疗。

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芯片前期制备过程

Drug library printing: 在接种细胞之前，先将不同的药物DMSO溶液以微阵列的形式分配在DMA芯片上，每个液滴2 nL的药物溶液，5重复。

Cell seeding: 将患者来源的肿瘤球（NCH1681/TS603）同样以微阵列的形式分配于DMA芯片上，每个液滴200 nL，包含300个细胞。（使用I.DOT）

悬滴法培养三天进行后续的实验测试。

图2 NCH1681或TS603球体的

培养1、3、5和7天。接种的细胞数量为每滴300个细胞，斑点大小为1 mm×1 mm。

图3 球体图 NCH1681或TS603的直径随时间变化（n=50）。

总结

在这项工作中，作者提出一种新的药物筛选策略，在初始细胞量不足的情况下如何使用3D细胞培养筛选大量药物，前期细胞培养模型的制备至关重要。利用DMA平台培养细胞的方式和药物筛选的结果验证了该策略的可行性，为如何快捷、高效、降低成本地进行药物开发提供了思路。