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新型細胞芯片讓功能基因組學變得微小
閱讀：222 發布時間：2018-8-16小鼠elisa試劑盒來自博德研究所的研究人員開發了一種稱為MicroSCALE（空間局限粘性慢病毒特征芯片）新型的、便攜式的“細胞芯片”，這種芯片克服了現有功能基因組學方法的局限。這一篩選設備代表了該平臺探究基因功能的工具箱中另一個創新工具。
上接：Science子刊：功能基因組學新型平臺
這種板可隨后被存放至冰箱中，直至科學家們準備開始一項篩查試驗，就將細胞種植在板中。將芯片孵育數天使病毒能夠開啟或關閉細胞中的基因，科學家們就可以用一種藥物或環境條件來處理這些細胞。無需顯微鏡，隨后掃描載玻片可快速方便地定量廣泛的熒光標記的特征。
利用在手的新設備，該研究小組瞄準了一個真實的新興的臨床問題：黑色素瘤的耐藥性。黑色素瘤是zui致命的一種皮膚癌。一半的黑色素瘤包含一種BRAF基因突變。FDA近期批準了一種強效新藥能夠抑制突變BRAF，在患者中促使腫瘤縮小。然而這一成效是短暫的：一年后癌癥會再度復發。
Wood.說：“了解從初始狀態對藥物反應良好到耐藥狀態過程中腫瘤中發生的事件，是一個真正有趣的生物學問題。”
Wood和他的同事們將細胞芯片視為大規模檢測耐藥性的一條有前景的途徑。與博德研究所資深準會員Levi Garraway合作，他們開始在黑色素瘤細胞上檢測了這一BRAF靶向藥物，重新發現了已知在對該藥耐受中發揮作用的基因和信號通路。
研究小組接下來想要測試芯片揭示新耐藥基因的能力。他們將黑色素瘤細胞種植到包含攜帶ORF的病毒過表達蛋白激酶家族基因的的芯片上。每個芯片用一種與BRAF靶向藥物相關的藥物處理。研究人員在每張芯片上看到了相同的存活細胞特征性模式。“這不僅告訴我們個別基因可能賦予抗性，還告訴了我們它們是如何協同作用以及一種藥物的特殊生物學機制是如何影響細胞產生抗性的能力的，”Wood解釋說。
在芯片上測試更廣泛的藥物后，研究人員生成了一些具有啟示作用的研究發現。一些基因似乎賦予了對特定藥物的抗性，這些基因的模式使得研究人員推論出此前未知的藥物作用機制。他們還觀察到靶向相似生物學過程的一些藥物傾向于產生非常相似的賦予抗性基因圖譜，這一發現具有潛在的臨床意義。醫生往往通過給予一線和二線治療靶向相同的信號通路來試圖對抗耐藥，但是這些研究結果表明聯合靶向獨立信號通路的藥物是一種更好的避免耐藥的途徑。
該研究小組正在密切關注一類稱為有絲分裂原激活蛋白激酶（MAPK）抑制劑的藥物，他們用芯片驗證了在黑色素瘤藥物耐受中一種稱為NF-kB細胞信號通路的作用。他們還用真正的患者樣本驗證了這些結果，表明NF-kB信號通路活性與藥物敏感性相關。Wood解釋說這一研究發現可能是非常強有力的，因為它有可能在某一天幫助預測哪些患者將對藥物產生反應或是為開發出抑制該信號通路和避免耐受的藥物鋪平道路。重要的是，它與當前聯合MAPK抑制劑和已知激活NF-kB信號通路的免疫治療的臨床試驗相關聯。“我們的結果表明這些聯合治療可能會無意中導致耐藥性，而不是防止它，”Wood說。
該芯片目前還在原型階段，但是Sabatini、Wood和RNAi平臺主管以及研究的共同作者David Root希望看到這一技術成為進行篩選的一個廣泛可用的選擇。“用MicroSCALE芯片進行篩選的簡易性是顯著的，”Wood說。通過縮小篩查的過程，該芯片為利用極少量的細胞例如來自腫瘤活檢的原代細胞開展大規模篩查開啟了大門。它不會取代現有的多孔板或混合篩查方法，但是卻可以提供互補。“它正在構建一個選擇庫，使得我們能夠繼續探究更多更重要的生物學問題。”