器官 - 芯片技術正在改變醫學研究

人們普遍認識到,用於檢測藥物和其他藥物治療的動物模型存在一些嚴重缺陷。 在某些情況下,這些方法是不道德和殘酷的。 而且,這些研究並不總是能夠準確預測人體生理學。 這些研究中的許多都需要大量費用,這意味著一些藥物可能永遠不會進入測試階段。

全球的研究人員一直致力於開發微型人體器官,以潛在取代動物試驗並加速藥物試驗。 他們的實驗表明,這種新興的新興技術通常可以預測身體對藥物和疾病的反應,而無需使用活體。 製藥行業對這種新興的衛生技術表示了興趣,這有助於推動其創新。

用於藥物測試的器官 - 芯片

片上器官(organ-on-a-chip)是使用微芯片製造方法創建的器件。 它包含連續灌注的人體細胞內襯的房間。 這種裝置是一種小型計算機記憶棒的大小,它模仿真實器官的生物學和功能,是現今使用的現有系統(如培養皿中生長的活細胞)的升級版。

科學家們已經開發出不同的器官片:肺,心臟,腸和肝臟。

例如,肺上芯片包含肺部細胞和毛細血管細胞,其一側暴露於血液狀介質而另一側暴露於空氣。 這為科學家提供了有關發生氣體交換的部分肺部的信息。 這是經常出現感染和癌症等肺部問題的地區。

芯片上的肺是靈活的,所以它像人的肺一樣延伸和收縮 - 複製活體器官的功能。

片上器件技術來自哈佛大學Wyss生物啟發工程研究所的實驗室。 一些商業公司現在也在製造複製患病器官的芯片。 其他人則關注藥物 - 既已批准又新開發 - 在這些設備中與人體相比的行為方式。 由於製藥公司同意投資芯片技術是值得追求的,因此進一步的投資和隨後的改進將使器官芯片在未來更加有用。

去年,Emulate公司宣布與強生公司和威斯研究院開展研究合作,以評估他們的血栓形成芯片平台,該平台可能用於測試已知引起血栓的藥物。 該芯片模擬可能有助於血塊發展的不同因素。 如果成功,這項技術可用於臨床藥物試驗,以最大限度地降低一些藥物(如免疫療法和腫瘤藥物)引起的風險,這些藥物以血液凝固可能帶來的副作用而聞名。

最近在幹細胞生長基本器官方面取得的進展也可以支持芯片上器件(organ-on-a-chip)技術。 實驗表明人類幹細胞可以編程產生不同類型的組織。 雖然這種技術可能需要一段時間才能用於生長移植患者的個性化器官,但它已經可以用於生長人體組織以獲得器官 - 芯片模型。

很快會有人在芯片上嗎?

Wyss研究所的科學家們正在開展一項雄心勃勃的項目:他們正在研究將不同的器官連接起來以創造整個人體的複製品。

這可以以無與倫比的方式幫助藥物試驗。 可以在短時間內測試多個體外“受試者”並分析他們對某種藥物的反應。

美國環境保護局還將Homo chippiens作為模型被幽默地稱為研究環境毒素影響的替代模型,如二噁英和雙酚A(BPA)對人類肝臟的影響。

目前,幾乎所有的新藥都需要經過漫長的臨床試驗,並且在進入市場之前先進行人體測試。 微型人體器官的發展可能會通過跳過一部分新藥的試驗方案而縮短研發進程。 然而,一些專家警告說,芯片無法捕捉到人體器官的完整復雜性,並且這種技術有一些局限性,需要在它們變成真正的器官真正的替代品之前得到解決。