浅谈器官芯片的发展进程

一种药物或疫苗的开发必须首先通过动物试验，然后在人体中进行第1至3阶段试验，最后批准临床和患者使用。然而，动物阶段的药物开发过程让研究人员有了挣扎的感觉，因为，无论是西方还是东方社会，对反对动物实验的呼声越来越大，而人体试验也处于危机之中，由于伦理的限制，招募药物试验志愿者也很困难。

那么，有没有更好的方法来有效、轻松地开发新药和疫苗，而不是进行动物和人体试验呢？新的研究似乎通过使用器官芯片来测试药物的疗效和安全性来解决这个问题。2015年7月，在美国波士顿举行的世界器官芯片年会上，许多研究机构和制药公司宣布，芯片上器官模型能够真实反映人体器官在药物刺激和疾病状态下的变化，能够有效检测药物的疗效和安全性。

荷兰公司Maimitas与三家大型制药公司合作开发了一种肾芯片，用于测试药物的效果。另一方面，强生于2015年6月宣布，已购买美国Emulate类器官芯片，以检查其研究和上市药物的抗凝性能。器官芯片显然是药物开发的好帮手或好手段，因为它不仅能反映身体的一部分，而且可以节省成本，同时，测试时间很快，可以很快了解到药物在开发中或已经使用的药物是有效的，以及作用机制，并且不涉及伦理争议。

甚至在新药筛选方面器官芯片也比动物试验更有特异性和更有效，因为这种试验是一步到位，绕开了动物试验，直接以人体器官为试验对象。例如，肺部芯片可以用于检测药物的作用。芯片的一面是一层肺泡细胞，位于芯片的薄膜上，暴露于血液介质中，另一面与空气相连，通过拉动和挤压组织模拟肺部呼吸过程。这使得测试某些药物的疗效成为可能，例如用于治疗哮喘的药物。

人体器官芯片也产生了意想不到的效果，挽救了许多因动物试验结果不佳而受阻的药物。根据传统的药物测试程序，如果药物在动物试验中产生不安全的结果，例如致残和杀死动物，则不可能进行下一个程序，即人体试验，通常被禁止。然而，没有必要使用动物试验的结果，因为可以通过人体芯片试验获得对人体的影响。

例如，瑞士罗氏公司正在研发的一种药物导致老鼠患肝癌。然后，罗氏公司使用人类肝脏芯片对药物进行了测试，并将数据与动物试验进行了比较，发现致癌作用是啮齿动物特有的。根据罗氏的说法，这种药物本身对啮齿动物具有致癌性，但对人类没有致癌性，因此不应被注射，并允许进行进一步的人体试验。当然，人体器官微阵列也可以用于有效剂量范围研究和其他研究。

尽管有这些优点，但人体器官微阵列的局限性是显而易见的，从人体器官微阵实验中获得的结果是否完全真实或代表了人体系统的复杂性和完整性，这是值得怀疑的。例如，器官微阵列可能无法再现由身体复杂内分泌环境介导的一系列功能变化，因此药物测试结果可能并不完全客观和准确。即使是由多个人体器官芯片组装而成的“类机体”系统，也可能无法完全证实药物的疗效和安全性。因此，军械库芯片获得批准还有很长的路要走。

然而，可以预测，有机物和芯片上的器官在未来不仅对药物开发和筛选治疗疾病的靶向药物非常重要，而且对其他生物医学研究也非常重要。类器官芯片以微型结构为特征，高通量和高灵敏度的特点。Emulate Bio所提供的开放灵活的器官芯片平台，它已应用于许多生物学领域，如开发或疾病模型构建、药物开发、免疫反应治疗、微生物感染等。