研究人員正在研發(fā)塑料芯片上的人類器官微縮模型，他們推崇這項(xiàng)襁褓中的技術(shù)，認(rèn)為它可以作為動(dòng)物模型的替代品。雖然這個(gè)目標(biāo)依然很遙遠(yuǎn)，但隨著大型醫(yī)藥公司開始在藥物研發(fā)中使用這些體外系統(tǒng)，該技術(shù)越來越受到關(guān)注。

    “我們對(duì)來自制藥公司的關(guān)注感到非常興奮，”Paul Vulto說，他是荷蘭萊頓Mimetas生物技術(shù)公司的創(chuàng)始人之一，“這比我預(yù)料的快了許多?！彼墓灸壳霸谂c三家醫(yī)藥巨頭組成的聯(lián)合企業(yè)合作，后者用Mimetas的“腎臟芯片”來測(cè)試藥物。上周在美國波士頓舉行的全球器官芯片會(huì)議上，許多醫(yī)藥和生物技術(shù)公司以及學(xué)術(shù)界研究人員展示了微型器官模型的最新進(jìn)展，Mimetas也是其中之一。這些微型器官能以與人類器官（如心臟或肝臟）相同的方式對(duì)藥物或疾病做出反應(yīng)。

      “這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展如此之快，讓我們非常驚訝，”新澤西州Johnson & Johnson公司科學(xué)發(fā)現(xiàn)部門的全球主管Dashyant Dhanak說。這家公司上月宣布它將使用來自美國Emulate生物技術(shù)公司的血栓芯片模型，來檢測(cè)臨床試驗(yàn)期藥物或已上市藥物是否會(huì)造成血液凝固。器官芯片的支持者宣稱，和長在培養(yǎng)皿中的平坦薄層細(xì)胞相比較，芯片是更接近人體實(shí)際的模型，也比動(dòng)物模型對(duì)藥物的研發(fā)和檢驗(yàn)更有用。譬如，肺部芯片會(huì)由一層細(xì)胞組成，一面浸浴在類似于血液的培養(yǎng)液中，另一面則暴露在空氣中，并與一臺(tái)拉伸、壓縮這些細(xì)胞的機(jī)器相連接以模仿呼吸運(yùn)動(dòng)。然而，在一些企業(yè)研發(fā)模擬病變器官的芯片的同時(shí)，大多數(shù)企業(yè)仍然在檢測(cè)藥物能否在芯片上產(chǎn)生在健康人體組織上相同的效果。來自奧蘭多中佛羅里達(dá)大學(xué)的生物工程學(xué)家James Hickman告訴我們，無論是否使用芯片，任何一種新藥必須先在健康人體上測(cè)驗(yàn)以保證安全性。如果芯片真與人體組織對(duì)藥物有相同反應(yīng)，使用體外的器官可能有助于跳過或縮短人體實(shí)驗(yàn)。

芯片還可以幫助公司確定既有效又安全的藥物劑量，阿斯利康公司在馬薩諸塞州沃爾瑟姆的藥物安全科學(xué)家Matthew Wagoner稱。如果監(jiān)管機(jī)構(gòu)接受這類數(shù)據(jù)，企業(yè)就不需要大量臨床試驗(yàn)測(cè)試不同劑量下藥物的效果了。

另一些研究人員渴望能用芯片闡明動(dòng)物模型和人類之間的區(qū)別。瑞士羅氏公司體外系統(tǒng)安全研究部門總管Adrian Roth說，當(dāng)發(fā)現(xiàn)羅氏的一種試驗(yàn)性藥物能使鼠產(chǎn)生肝臟腫瘤時(shí)，這樣的比較尤為有用。羅氏用來自人和鼠肝臟的體外模型證明，造成肝部腫瘤的機(jī)制是嚙齒類獨(dú)有的，在人類身上的研究不應(yīng)該因此被阻止。

      但一些用戶擔(dān)心大肆宣傳會(huì)言過其實(shí)。Roth指出，危險(xiǎn)在于如果芯片辜負(fù)了過高的期望，企業(yè)會(huì)拋棄這項(xiàng)技術(shù)，利用基因組學(xué)進(jìn)行個(gè)性化醫(yī)療已經(jīng)經(jīng)歷過這樣的命運(yùn)?！白鳛橐患裔t(yī)藥公司，你必須非常實(shí)際，”他說，不能指望芯片能立即取代動(dòng)物模型。

持觀望態(tài)度是很有理由的。波士頓會(huì)議上，許多做報(bào)告的參會(huì)者通過展示他們的器官模型能對(duì)藥物做出和人類器官相同的反應(yīng)，來證明模型是有效的。譬如，一個(gè)心臟模型可能通過測(cè)驗(yàn)表明它可以在腎上腺素的作用下加速跳動(dòng)。但這不代表這個(gè)芯片已經(jīng)具備器官全部功能，芯片要想再現(xiàn)由復(fù)雜信號(hào)調(diào)控的一些功能是非常困難的，比如來自內(nèi)分泌系統(tǒng)或免疫系統(tǒng)的信號(hào)。

甚至，在多個(gè)器官芯片相連組成的系統(tǒng)上測(cè)試一種已知的藥物也很難確認(rèn)其有效性，Roth補(bǔ)充說，因?yàn)檠芯咳藛T很可能不知道應(yīng)該要觀察什么。比如，止痛藥對(duì)乙酰氨基酚對(duì)肝臟的潛在毒性效應(yīng)已經(jīng)被研究得很透徹了，但至于其他器官對(duì)這種藥物如何反應(yīng)，我們知道得還很少。

       盡管如此，不少醫(yī)藥公司還是認(rèn)可了在器官芯片的應(yīng)用和改進(jìn)方面的投資效果。 “我們會(huì)全力以赴，”Michelle Browner說，她是Johnson & Johnson公司創(chuàng)新平臺(tái)的高級(jí)主管。她認(rèn)為，只有這樣，這項(xiàng)技術(shù)才能以和公司需要相符的方式發(fā)展。

政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)此也很感興趣。這個(gè)秋天，位于馬里蘭州貝塞斯達(dá)市的美國國立轉(zhuǎn)化科學(xué)促進(jìn)中心（NCATS）將會(huì)召集學(xué)術(shù)界的科學(xué)家、醫(yī)藥公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)，共同討論芯片的使用問題。NCATS還為11支研究團(tuán)隊(duì)提供資金支持，其中每一支團(tuán)隊(duì)分別在研發(fā)一種不同的器官或系統(tǒng)，它們最終將會(huì)被連在一起，構(gòu)成完整的“全身芯片”。