人体器官芯片，图据《新闻周刊》
据美国《新闻周刊》报道，位于北卡罗莱纳州的维克森林大学再生医学研究所(WFIRM)宣布开发出了一款世界上最复杂的人体实验模型，并将论文发表在了2月26日发行的《生物制造》杂志上。
据了解，这是一种可用于检测有害毒素和有害生物的微型器官系统，使用这样的系统来筛选潜在的药物，可能对加快新药上市速度、降低临床试验成本以及减少或消除动物试验，产生重大影响。
微型器官模型测试药物毒性
在《生物制造》上发表的这篇论文上，研究人员介绍，这个人体实验模型是由多种人类细胞（包括一次细胞和干细胞）构建而成，这些人类细胞被组合成代表人体大部分器官（例如心脏，肝脏和肺脏）的人体组织。这些微型器官中的每一个都是微小的3D组织状结构，大约是成年人体器官的百万分之一。该系统可以用来模拟组织、器官，并且可以用作测试和预测平台。
WFIRM医学博士安东尼·阿塔拉表示：“人体器官组织系统最重要的功能是，能够在很早的发展阶段就确定一种药物是否对人体有毒，以及其在个性化医学中的潜在用途。在开发或治疗过程的早期淘汰有问题的药物，实际上可以节省数十亿美元，并有可能挽救生命。”
实际上，WFIRM的这套微型器官模型已经被用来测量许多目前已经被批准用于人类的药物的毒性。据介绍，某些药物最初使用标准的2D细胞培养系统和动物测试模型未发现毒性，且在人类临床试验的三个级别中均未检测到不良反应，但WFIRM开发的系统能够检测出毒性，并能复制出人体是如何受损。经它测量对人体有害的药物，美国政府又将其撤出了市场。
微型器官是如何产生的？
据介绍，由于每种组织都有特定的个人要求，因此WFIRM的研究人员采用了生物制造技术的工具箱来创建每个微型器官。研究人员分离出微小的人体组织细胞样本，并将其工程化为人体器官的微型版本。它们可能包含结缔组织中的血管细胞、免疫系统细胞，甚至成纤维细胞。这些器官中的每一个（也称为器官组织等效物）执行与人体相同的功能。例如，心脏每分钟跳动约60次，肺从周围环境呼吸空气，肝脏将有毒化合物分解成无害的废物等。
WFIRM人体器官组织系统的另一个标志性特征是血液循环系统。每个系统都包含介质，一种含有营养物质和氧气的物质会在所有器官类型之间循环，从而输送氧气并清除废物。这些设备中的血液系统非常小，采用了一种称为微流控的技术，可以通过器官系统再循环测试化合物，并去除每个器官正在产生的药物分解产物。
WFIRM团队很早就意识到药物和有毒分子不会从一个器官移动到另一个器官。研究人员没有将样品从一种器官类型转移到另一种器官，而是建立了一个微流体回路，该回路通过每个器官一遍又一遍地再循环样品，其方式与心脏在血液中通过人体再循环分子的方式完全相同。
红星新闻记者 王雅林 罗天 综合编译报道
编辑 张寻
