爱游戏彩票:器官芯片风口已至 ？ 哈佛医学院教授：完结工业广泛运用还有 3 大问题待解

　　人体器官芯片技能是近年来快速开展的一项新式前沿穿插科学技能，对生物工业开展具有重要战略意义。2016 年，该技能被达沃斯世界经济论坛列为 十大新式技能 之一，2015 年 Nature 称器官芯片是未来或许代替动物实验的革命性技能。

　　人体器官芯片技能是指在芯片上构建器官生理微体系，一般以微流控芯片为中心，将生物学、资料学以及工程学常识相结合，在体外模仿包含活体细胞、生物流体、机械力影响等要素的安排器官微环境。该技能在生命科学研讨、疾病模仿、新药研制、个性化医疗等范畴具有广泛运用远景。

　　近来，Brigham and Womens Hospital（布莱根妇女医院）副生物工程师、哈佛大学医学院助理教授 Y Shrike Zhang 接受了外媒的采访，他在采访中说到，人体器官芯片技能正在高速开展，未来五到十年内，器官芯片将会得到广泛运用。

　　Y Shrike Zhang 在生物医学工程范畴造就颇深，他的研讨方向是根据多标准生物资料和生物技能开发功用性安排和器官模型及其在转化医治中的运用。他在生物医学和医疗设备范畴经验丰富，包含器官芯片、生物传感和成像，3D 生物打印、生物资料、安排工程、药物投递。

　　他介绍说： 许多制药公司都开端考虑以及开端测验器官芯片的作用，乃至有一些协会正在将研讨人员与制药公司集合在一起，真实评论整个器官芯片范畴的运用场景、改进空间等等，推动该范畴的开展。

　　他以为，器官芯片在面向工业运用的进程中，仍有 3 大问题待解，即 2D 向 3D 模型的改动、标准化、以及自动化。

　　一起，他也说到了未来器官芯片的一大趋势，即一起衔接多个器官完结 微型人体体系 。Y Shrike Zhang 指出，虽然未来在芯片上构建整个人体生物体系充溢应战，可是能够一步一步无限挨近这个方针。

　　src=我以为构建多器官芯片体系彻底或许完结，例如，心脏芯片、肝脏芯片、肿瘤芯片。假如在肿瘤芯片上测验一种抗肿瘤候选药，不只能够了解这种候选药怎么对肿瘤发挥作用，一起能够了解这种候选药怎样对心脏或许肝脏发生副作用。 此前，他曾测验开发与传感器集成的多器官芯片渠道。

　　药物开发进程中存在许多问题，以传统模型为例，无论是 2D 模型仍是动物模型，药物在模型里边的测验成果一般与人体内的成果不同。要害的原因是人体安排器官更为杂乱，与 2D 模型和动物模型距离很大。现在，新的人体安排器官体外模型比以往任何时候都显得重要。

　　药物从动物模型转化到人体实验时，常常作用会不尽相同，绝大多数乃至以失利告终，这严重影响了难治疾病疗法的开发。Y Shrike Zhang 说。

　　正是看到新药研制的转化难题，Y Shrike Zhang 开端专心于开发多种器官芯片技能。

　　因为现在许多种器官芯片依然需求许多人工操作测验化合物的作用。Y Shrike Zhang 决议改动这种情况，所以将多个传感器与器官芯片集成在一起。

　　2021 年 4 月，Y. Shrike Zhang 团队在 Nature 上在线宣布了一项关于器官芯片的电化学生物传感器集成研讨。

　　这项研讨的打破之处在于集成传感器能够实时检测动态目标，而无需离体检测，实时动态检测将是器官芯片未来一个重要开展方向。

　　在研讨中，他们制备了根据电化学的生物传感器，并将该传感器与微流控芯片集成在一起，以整合微电极功用化、生物标志物检测和传感器再生三大功用。

　　Y Shrike Zhang 弥补道， 测验化合物作用是一个侵入性的进程，假如手动进行，有必要翻开设备，然后采样。但咱们需求真实了解模型怎么接连长期与药物分子或化合物相互作用。所以咱们一直在测验将传感器设备集成在器官芯片上，这样咱们就能够接连对芯片的不同生物、物理以及化学参数进行原位、非侵入检测。

　　据介绍，该渠道具有很高的通用性，能够在线检测大多数可溶生物标志物，与许多现有的器官芯片设备衔接在一起，还能多路复用一起检测多个生物符号物。

　　Y Shrike Zhang 实验室的另一项作业是开发三维结构器官芯片，其间包含在 5 月份报导的肺芯片。Y Shrike Zhang 以为某些设备虽然看起来像是 3D 器官芯片，实则否则。

　　器官芯片体系一般是分离隔的，这就代表着不同的流体层或细胞层，并为咱们供给体内流体的三维结构，可是在部分器官处或许只能供给二维结构。比如说，假如要构建上皮细胞或许内皮细胞等鸿沟安排（interface tissues ），传统的器官芯片能够完结。可是，机体有许多 3D 安排，怎么根据这些芯片模仿这些安排是一个问题。

　　src=左图 图画显现呼吸时肺泡上皮细胞的内壁，其间白色是指衔接蛋白表达 ( ZO-1 ) ，比例尺为 50 um；右图 图画显现肺泡细胞上的血管严重素转化酶 2 ( ACE2 ) 表达，色彩为赤色，比例尺为 50 um。（来历：布莱根妇女医院）

　　例如，经过将 3D 脚手架 与芯片相结合，他的实验室开发出了一种器官芯片，该设备能够真实让肺 呼吸 。这在考虑人类肺末梢的生物学特征很有利，但其形状和运动无法在 2D 器官芯片中精确模仿。

　　所以现在开发出了三维器官模型，该模型能够在细胞微环境中发明一种与体内根本类似的生理环境。Y Shrike Zhang 说。

　　器官芯片范畴现已取得了一些打破性发展，不过 Y Shrike Zhang 也表明整个器官芯片职业依然处于前期开展阶段，未来还有一段比较长的路要走。

　　每个实验室都有自己的考量、资料、细胞类型或想要生成的结构。假如只从学术研讨的视点来看，这彻底没问题。但假如是制药公司运用这些器官芯片，药企并不关怀杂乱程度，只重视是否好用。Y Shrike Zhang 说。

　　他进一步指出，器官芯片技能要得到广泛运用，需求进步标准化水平，现在该范畴现已迈出了第一步。

　　现在许多科研人员正在处理这一问题，例如，在美国，咱们有器官芯片测验中心，该实验室从不同研讨小组或实验室搜集器官芯片，然后一致测验，以此查看其他实验室运用的相关规定是否能够中心重现。这其实便是完结器官芯片技能标准化的重要一步。

　　器官芯片职业商业化的另一个重要应战是能否重现，自动化是处理这一应战的要害要素。

　　现在，许多器官芯片都是经过手动或半手动方法开发和操作。虽然器官芯片更有或许在后期用于挑选药物剂型，但依然需求数十或数百次测验。因而，假如都是选用手动操作和分类的话，那么器官芯片的运用也就存在必定的局限性。Y Shrike Zhang 说。

　　Y Shrike Zhang 表明，这样问题就变成了怎么真实完结设备的自动化 —— 不只要简化操作，还能简化读数。

　　Y Shrike Zhang 称，假如大型制药公司挑选运用器官芯片，自动化程度非常要害。假如你想让它为这些公司服务，那么抱负情况下你有必要使器官芯片设备与他们现已运用了 15 年的现有基础设施兼容。

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