大小只有一毫米,含有人的心臟細胞,跳動頻率也和人體心臟一樣,一分鐘約跳60 次,這就是不折不扣的微縮版心臟。
就像是建造模擬人體內部環(huán)境的“房子”,憑借微加工、3D 打印和納米自組裝等技術,輸入相關細胞,由此“長”出對應的器官,在生物醫(yī)藥領域,這是當下稱得上具有顛覆性的前沿技術:器官芯片。
從個人的身體取出部分組織,通過它,在體外培養(yǎng)直徑僅有1 毫米或更小的“迷你器官”—科技突破帶來的創(chuàng)新性顛覆,也許很快能得到大規(guī)模體現,“迷你器官”能夠完全代替人體和動物來試驗藥物的可能性,作為更加精準反映人體真實生理環(huán)境和藥物反應的模型,它也會是表現更加優(yōu)異的藥物評價工具。
本期《看世界》新知欄目有分析文章指出,這種器官芯片技術,能夠做到“復刻”人體器官微環(huán)境,能夠盡可能“逼真”描述藥物吸收、分布、代謝、排泄的人體過程,不僅讓藥物測試更精準,還能達到研發(fā)成本更低的目的。
大小只有一毫米,一分鐘約跳60次,這就是不折不扣的微縮版心臟。
一個具有代表性的例子是,具體到腫瘤治療上,在對病人進行用藥之前,傳統的臨床前模型有二維靜態(tài)細胞和動物模型兩種,但由于它們對人體生理結構和功能的真實性模擬程度有限,公開數據顯示,會有大約90% 通過上述這兩種臨床前模型評估的藥物,在進入人體后失敗—相比之下,腫瘤患者通過器官芯片試藥的成功率,能達到80%。
要將多種活細胞在芯片上培養(yǎng)成類器官,可以想見,從模型構建到生物學檢測,每個環(huán)節(jié)都對芯片的工藝和設計提出了巨大的挑戰(zhàn)。對于應用場景主要為藥物毒性檢測、藥物有效性檢測和藥物敏感性測試(如上述為腫瘤患者提供個體化用藥指導)的類器官芯片,最為體現其產品質量的,是構建與人體相似度高的疾病模型,才能得到真實科學的藥效評價和相關數據。
一個不能被忽視的現實是,在細胞和基因治療方面,和傳統的小分子藥物不同,人體和實驗動物的生理系統具有顯著差異性,在動物實驗階段觀測得到的治療藥物的安全性與有效性等數據,其參考價值都要大打折扣。
正因如此,對于這類細胞和基因治療產品的研發(fā),相關藥監(jiān)部門已經發(fā)布了技術指導原則,同意藥企遞交的類器官芯片數據,可作為動物臨床實驗的補充支持?;蛟S,在未來的長藥物研發(fā)周期里,我們能夠見證到,以類器官芯片實驗為主、動物實驗為輔,再到逐漸減少動物使用的演變,一個更少道德倫理壓力的未來。