雷竞技-器官芯片走向研发测试“舞台中心”—新闻—科学网

轮状病毒传染会致使幼儿严重腹泻、吐逆、脱水乃至灭亡。在一些国度，高达98%的接种轮状病毒疫苗的儿童会取得毕生免疫力。但在另外一些国度，只有年夜约三分之一接种疫苗的儿童会发生免疫力。这一惊人的误差，是因为研发时样本代表性不足酿成的。

美国弗吉尼亚年夜学医学院儿科胃肠病学家肖恩 摩尔但愿“器官芯片”能帮忙他解决这个特殊辣手的问题。

器官芯片看起来很是通俗：一片矩形的柔性聚合物压片，巨细与U盘差不多。现实上，它们是生物工程的佳构——布局复杂，布满细小的通道，内衬活体人体组织。它们能跟着液体和空气的活动而扩大和缩短，能模拟呼吸、血流和蠕动等要害器官功能。

这些器官芯片已被用在研究疾病、发现和测试新药和摸索个性化医治方式。跟着器官芯片不竭改良，其可能会给医学界带来天翻地覆的改变。

动物模子存在缺点

“制造药物时，你需要做3件事。”波士顿生物手艺公司Emulate的药理学家兼首席科学官洛娜 尤尔特说，“你需要证实它是平安的。你需要证实它是有用的。你需要有能力制造它。”

为此，肖恩 摩尔一向用小鼠进行年夜量尝试，但动物尝试在肯定人类医治方式方面表示欠安：经由过程动物尝试开辟的药物中，约有95%在人体上掉败。研究人员最少从1962年雷竞技最先就记实了这一转化上的差距。

“所有制药公司都知道，动物模子其实很糟。”哈佛年夜学韦斯生物开导工程研究所开创人唐 英格伯如许说。

直到比来，人们终究有了其他选择——器官芯片，其正在供给一种真正可行的替换方案。

其实，器官芯片这一概念呈现已有30年。有很多团队曾致力在器官芯片的研究，人们遍及认为，该范畴的前驱是康奈尔年夜学化学工程名望传授迈克尔 舒勒。

20世纪80年月，舒勒假想了一种“芯片上的动物”，即一个嫁接了各类人类细胞的细胞培育基，可用在测试药物。他想将分歧的器官细胞放在统一个芯片上，彼此毗连，如许就可以摹拟器官之间的化学交换和药物在体内的移动体例。

这个活细胞培育系统的假想，在那时可谓弥补了空白。

医治人类疾病需要更正确数据

在这一根本上，麻省理工学院生物工程学开创传授琳达 格里菲斯，在20世纪90年月末设计了一种“肝脏芯片”的初期版本：一块扁平的硅芯片，只有几百微米高，内皮细胞、氧气和液体经由过程泵、硅胶管和带有微孔的聚合物膜流入和流出。她将肝细胞放入芯片，这些细胞自行摆列成三维组织。这不是肝脏，但它能摹拟正常人体肝脏的部门功能。

格里菲斯能感同身受器官芯片的主要性。她本人得了子宫内膜异位症，这类炎症性疾病致使子宫内膜细胞在全部腹部发展。几十年来，她一向忍耐着恶心、痛苦悲伤、掉血和频频手术的熬煎。作为一位科学家，格里菲斯大白，影响女性的慢性病常常研究不足、资金缺少、医治不妥。她也意想到，数十年的动物尝试，并没有为像她如许的女性带来任何糊口改良。她认为，老鼠没法真正复制人类症状，医学界更需要人类细胞的正确数据。

2009年前后，唐 英格伯尝试室缔造了第一个功能齐备的器官芯片。它是一个“芯片上的肺”，由柔性硅胶制成，内衬有人类肺细胞和毛细血管细胞，能像人肺中的肺泡一样“呼吸”。几年后，英格伯创建了Emulate公司，这是最早制造微心理系统的生物手艺公司之一。

器官芯片或完全改变医药研发

今朝，全球已有60多家公司贸易化出产器官芯片，首要针对五年夜器官：肝脏、肾脏、肺、肠和脑。

这些芯片每种都展现了相干器官的一些特定功能。例如备受存眷的心脏芯片，其包括像心肌一样跳动的心脏细胞，使研究人员可以或许摹拟心肌病等疾病。

2011年，美国国立卫生研究院成立了国度转化科学增进中间，并最先投资器官芯片和其他体外手艺。国防部高级研究打算局和美国食物和药物治理局（FDA）等其他机构也纷纭效仿。例如，美国国立卫生研究院比来帮助美国国度航空航天局科学家将“心脏芯片”送入太空。在低重力情况下待6个月可以使血汗管系统衰老10岁，这项尝试可以让研究人员可在不危险动物某人类的环境下研究衰老的影响。

舒勒认为，器官芯片将完全改变罕有病研究范畴。相当在“将药物送到患者手中，而这在今朝的制药模式中是没法开辟的”。

舒勒的生物手艺公司利用器官芯片测试了一种医治重症肌无力的潜伏药物。2022年，FDA按照这些数据核准了该药物进行临床实验，这是迄今为止进入该阶段的6种药物之一。

芯片手艺固然进步前辈，但也存在一些错误谬误。比方用户友爱性方面还不尽如人意，又比方本钱和采购也多是一个挑战。但从好的方面来看，器官芯片可帮忙解决医学界一些根深蒂固的健康不服等问题，比方本文开篇中摩尔面对的疫苗研发样本不平衡困难。科学家也能建立更周全的医疗系统。同时，这些芯片还将削减尝试室对动物的需求，并改良年夜量人类疾病相干尝试成果。

终究，这些器官芯片可能真正改变世界各地的尝试室。

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