來自博德研究所的研究人員開發(fā)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(xì)胞芯片”，這種芯片克服了現(xiàn)有功能基因組學(xué)方法的局限。這一篩選設(shè)備代表了該平臺(tái)探究基因功能的工具箱中另一個(gè)創(chuàng)新工具。

上接：Science子刊：功能基因組學(xué)新型平臺(tái)

這種板可隨后被存放至冰箱中，直至科學(xué)家們準(zhǔn)備開始一項(xiàng)篩查試驗(yàn)，就將細(xì)胞種植在板中。將芯片孵育數(shù)天使病毒能夠開啟或關(guān)閉細(xì)胞中的基因，科學(xué)家們就可以用一種藥物或環(huán)境條件來處理這些細(xì)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(biāo)記的特征。

利用在手的新設(shè)備，該研究小組瞄準(zhǔn)了一個(gè)真實(shí)的新興的臨床問題：黑色素瘤的耐藥性。黑色素瘤是最致命的一種皮膚癌。一半的黑色素瘤包含一種BRAF基因突變。FDA近期批準(zhǔn)了一種強(qiáng)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(huì)再度復(fù)發(fā)。

Wood.說：“了解從初始狀態(tài)對(duì)藥物反應(yīng)良好到耐藥狀態(tài)過程中腫瘤中發(fā)生的事件，是一個(gè)真正有趣的生物學(xué)問題?！?/SPAN>

Wood和他的同事們將細(xì)胞芯片視為大規(guī)模檢測耐藥性的一條有前景的途徑。與博德研究所資深準(zhǔn)會(huì)員Levi Garraway合作，他們開始在黑色素瘤細(xì)胞上檢測了這一BRAF靶向藥物，重新發(fā)現(xiàn)了已知在對(duì)該藥耐受中發(fā)揮作用的基因和信號(hào)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(xì)胞種植到包含攜帶ORF的病毒過表達(dá)蛋白激酶家族基因的的芯片上。每個(gè)芯片用一種與BRAF靶向藥物相關(guān)的藥物處理。研究人員在每張芯片上看到了相同的存活細(xì)胞特征性模式?！斑@不僅告訴我們個(gè)別基因可能賦予抗性，還告訴了我們它們是如何協(xié)同作用以及一種藥物的特殊生物學(xué)機(jī)制是如何影響細(xì)胞產(chǎn)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(fā)現(xiàn)。一些基因似乎賦予了對(duì)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(jī)制。他們還觀察到靶向相似生物學(xué)過程的一些藥物傾向于產(chǎn)生非常相似的賦予抗性基因圖譜，這一發(fā)現(xiàn)具有潛在的臨床意義。醫(yī)生往往通過給予一線和二線治療靶向相同的信號(hào)通路來試圖對(duì)抗耐藥，但是這些研究結(jié)果表明聯(lián)合靶向獨(dú)立信號(hào)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(guān)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(yàn)證了在黑色素瘤藥物耐受中一種稱為NF-kB細(xì)胞信號(hào)通路的作用。他們還用真正的患者樣本驗(yàn)證了這些結(jié)果，表明NF-kB信號(hào)通路活性與藥物敏感性相關(guān)。Wood解釋說這一研究發(fā)現(xiàn)可能是非常強(qiáng)有力的，因?yàn)樗锌赡茉谀骋惶鞄椭A(yù)測哪些患者將對(duì)藥物產(chǎn)生反應(yīng)或是為開發(fā)出抑制該信號(hào)通路和避免耐受的藥物鋪平道路。重要的是，它與當(dāng)前聯(lián)合MAPK抑制劑和已知激活NF-kB信號(hào)通路的免疫治療的臨床試驗(yàn)相關(guān)聯(lián)。“我們的結(jié)果表明這些聯(lián)合治療可能會(huì)無意中導(dǎo)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(tái)主管以及研究的共同作者David Root希望看到這一技術(shù)成為進(jìn)行篩選的一個(gè)廣泛可用的選擇?！坝?/SPAN>MicroSCALE芯片進(jìn)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(xì)胞例如來自腫瘤活檢的原代細(xì)胞開展大規(guī)模篩查開啟了大門。它不會(huì)取代現(xiàn)有的多孔板或混合篩查方法，但是卻可以提供互補(bǔ)?！八跇?gòu)建一個(gè)選擇庫，使得我們能夠繼續(xù)探究更多更重要的生物學(xué)問題。”