1. MAC 的工作原理

作者認(rèn)為，高效的單細(xì)胞藥物效應(yīng)篩選平臺(tái)應(yīng)具備 "SMART "特性：S（Simple,，設(shè)備制造和系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單）,、M（Massive，設(shè)備可生成成千上萬個(gè)大規(guī)模陣列的單細(xì)胞,；M（Multiplex,，設(shè)備本身可產(chǎn)生多種藥物濃度梯度，且線性度良好）,、A（Alive,，捕獲的單細(xì)胞具有高存活率，并可生長(zhǎng)和增殖）,、R（Retainable,，捕獲或增殖的細(xì)胞可很好地保留在微室中）、T（Trackable,，可對(duì)陣列細(xì)胞進(jìn)行多時(shí)間點(diǎn)跟蹤，并易于定位感興趣的細(xì)胞）,。雖然已經(jīng)提出了各種策略來滿足這些要求,，但大多數(shù)策略都存在各種局限性。因此,，作者設(shè)計(jì)了一種 SMART MAC,，用于分析單個(gè)白血病細(xì)胞的異質(zhì)性和藥物敏感性。MAC 的微通道為單層結(jié)構(gòu),，由兩個(gè)入口,、一個(gè)類似圣誕樹的 CGG、一個(gè)細(xì)胞捕獲陣列和一個(gè)連接到出口的梯形網(wǎng)絡(luò)組成,。CGG 可同時(shí)產(chǎn)生 6 個(gè)濃度,，每個(gè)濃度都與嵌入單細(xì)胞捕獲陣列的通道相連,。該裝置采用軟光刻和快速 PDMS 成型方法制造。它的占地面積很小,，可以很容易地放入培養(yǎng)皿中,，并放置在普通的細(xì)胞培養(yǎng)箱中。

2.MAC 可實(shí)現(xiàn)高效的單細(xì)胞捕獲和單細(xì)胞克隆

盡管已有許多微流體方法被報(bào)道,，但單細(xì)胞的捕獲,、保留和培養(yǎng)仍有待改進(jìn)。用于動(dòng)態(tài)單細(xì)胞表征的理想微室應(yīng)同時(shí)滿足以下要求：高效的單細(xì)胞捕獲,、足夠的單細(xì)胞增殖空間,、細(xì)胞或克隆的保留能力以及目標(biāo)細(xì)胞的易定位性。為滿足上述需求,，作者設(shè)計(jì)了一個(gè)類似房屋的微室陣列,。考慮到細(xì)胞樣本往往有限,，作者首先在單復(fù)合物裝置上測(cè)試了不同細(xì)胞密度（細(xì)胞/毫升）下的細(xì)胞捕獲效率,。將鈣黃綠素-AM 染色的 K562 細(xì)胞調(diào)整到不同密度（1.0 × 10 4 、1.0 × 10 5 和 1.0 × 10 6 細(xì)胞/毫升）并裝載到不同的芯片上,。

3.穩(wěn)健而簡(jiǎn)單的化學(xué)梯度生成

基于細(xì)胞的藥物篩選通常需要同時(shí)評(píng)估不同藥物濃度的細(xì)胞毒性,，這是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于高通量篩選（HTS）而言,。為此,，人們開發(fā)了機(jī)器人自動(dòng)處理技術(shù)，以提高人工操作的效率,。然而,，這種技術(shù)的高成本限制了其廣泛應(yīng)用。由于微流控裝置具有設(shè)計(jì)靈活,、樣品消耗少的固有優(yōu)點(diǎn),，因此已被用于為藥物 HTS 制備理想的藥物濃度體系。像圣誕樹一樣的 CGG 是一種簡(jiǎn)單高效的微流控模塊,，可產(chǎn)生可變的化學(xué)梯度,，作者將其用于白血病單細(xì)胞 DR 的高通量分析，并做了一些小的調(diào)整,。CGG 被設(shè)計(jì)成圣誕樹形狀,，主要包括正弦形微通道，以利用更長(zhǎng)的距離和更大的擾動(dòng)來提高混合效率,。

4.K562 細(xì)胞在細(xì)胞毒性試驗(yàn)中表現(xiàn)出明顯的異質(zhì)性,，不同的藥物處理導(dǎo)致不同的 IC 50 值

細(xì)胞毒性試驗(yàn)在藥物篩選和 DR 分析中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在此，作者利用 MAC 分析了 Ima 和 Res 對(duì)單個(gè) K562 細(xì)胞的影響,。K562 細(xì)胞系由一名 CML 患者建立,，攜帶編碼酪氨酸激酶的異常融合基因 BCR-ABL，該基因通過多種途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖和 DR [ 32, 33],。Ima是BCR-ABL酪氨酸激酶的第一個(gè)特異性抑制劑,，它徹底改變了CML的治療，盡管DR正成為一個(gè)主要問題[25],。與 Ima 不同的是,，Res 是一種天然植物毒素，已被證明具有非特異性抗氧化和抗腫瘤活性[26],。研究表明,，將 Ima 和 Res 結(jié)合使用可改善白血病的治療效果[34]。

5.與單個(gè)細(xì)胞相比,，單個(gè) K562 細(xì)胞衍生克隆對(duì)藥物的耐受性更高

在單細(xì)胞分析中,，由于細(xì)胞的動(dòng)態(tài)活動(dòng)和易感性，實(shí)驗(yàn)偏差是不可避免的,。因此,，作者也在平臺(tái)上測(cè)試了單個(gè) K562 細(xì)胞衍生的克隆，以盡量減少 DR 分析中潛在的隨機(jī)性,。獲得單個(gè) K562 細(xì)胞并在設(shè)備中培養(yǎng) 48 小時(shí)以產(chǎn)生克隆,，然后施用 Ima、Res 和 Ima/Res 24 小時(shí),。活/死染色結(jié)果表明,，在所有三種處理中，藥物濃度越高,，存活的細(xì)胞越少,，這與基于單細(xì)胞的檢測(cè)結(jié)果一致。

6.急性髓細(xì)胞性白血病患者樣本在基于單細(xì)胞的細(xì)胞毒性試驗(yàn)中表現(xiàn)出明顯的異質(zhì)性

雖然作者對(duì)腫瘤和腫瘤治療的了解大多源自體外細(xì)胞系模型,，但細(xì)胞系與患者來源的腫瘤細(xì)胞在固有細(xì)胞異質(zhì)性及其相關(guān)微環(huán)境方面存在差異[37, 38],。因此，基于患者來源腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性檢測(cè)更有可能再現(xiàn)臨床患者的實(shí)際情況[39],。此外,，據(jù)作者所知，由于在處理數(shù)量有限且體積遠(yuǎn)小于細(xì)胞系細(xì)胞的細(xì)胞時(shí)面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),，很少有報(bào)道對(duì)單個(gè)患者來源的白血病細(xì)胞進(jìn)行大規(guī)模并行 DR 分析。在這里,，作者的設(shè)備分析了來自患者的急性髓細(xì)胞白血病細(xì)胞,，為急性髓細(xì)胞白血病的治療提供了有用的信息。急性髓細(xì)胞白血病是最常見的成人白血病，2021年,，僅在美國(guó)就有20,240例新發(fā)病例和11,400例死亡病例,，5年生存率僅為29.5%[ 3]。雖然已開發(fā)出一些療法,，如將 Ara-C 和 DNR 作為標(biāo)準(zhǔn)療法,，但化療耐藥性問題仍未解決[ 28]。

來個(gè)小總結(jié)：文章首先深入探討了微流控技術(shù)在單細(xì)胞分析中的應(yīng)用,；接下來,，作者詳細(xì)描述了該技術(shù)在癌癥藥物效果篩選中的關(guān)鍵作用；在第三部分,，作者了解到了如何在單一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)高通量的單細(xì)胞捕獲和培養(yǎng),；而在第四部分，文章描述了基于該技術(shù)的癌癥藥物發(fā)現(xiàn)及其未來的應(yīng)用潛力,。這篇文章知識(shí)內(nèi)容豐富,，為作者提供了許多生信分析的新視角，對(duì)于從事生物醫(yī)學(xué)研究的朋友們來說,，這是一篇不容錯(cuò)過的好文章,！