這十個(gè)人體芯片，能“組裝”出世界上最小的人

現(xiàn)如今，“人體芯片”已經(jīng)越來(lái)越多的出現(xiàn)在我們的視野里，成為了一個(gè)個(gè)科學(xué)奇跡。最近曝出科技家用十種人體器官微型模型連接在一起，以創(chuàng)造出最接近我們?nèi)梭w芯片的模型。雖然該系統(tǒng)僅存活了四周，但卻讓科學(xué)家測(cè)試到常見(jiàn)止痛藥對(duì)多個(gè)器官的影響。麻省理工學(xué)院的Linda Griffith說(shuō)：“這樣的系統(tǒng)最終可能會(huì)廢除動(dòng)物測(cè)試。”

現(xiàn)在世界各地的科學(xué)家們一直在開(kāi)發(fā)人體芯片。這些通常包含三維結(jié)構(gòu)、形狀各異的“細(xì)胞”，通過(guò)富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的液體連續(xù)流動(dòng)而保持“存活”。由于它們可以互相連接，并能實(shí)時(shí)顯示出細(xì)胞間物質(zhì)和藥物的流動(dòng)情況，這使得它們比體內(nèi)細(xì)胞或動(dòng)物模型更能代表人體器官。2011年，Griffith和她的同事們被美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署授予3700萬(wàn)美元的資助，用以拓展研究這個(gè)計(jì)劃。

團(tuán)隊(duì)人員從小鼠身上取下一個(gè)小樣本，放在“腦芯片”設(shè)備中：組織懸掛在兩層塑料之間，并被富含營(yíng)養(yǎng)液體包圍。微型大腦只是人體芯片所復(fù)制的內(nèi)部器官之一，從跳動(dòng)的心臟、呼吸的肺、肝臟、輸卵管，這些器官名單不斷增長(zhǎng)。每個(gè)微器官都含有由營(yíng)養(yǎng)豐富的液體維持其活力。這些細(xì)胞還可以用傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)的方式在體內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)。但即使是最先進(jìn)的芯片器官，如今也無(wú)法完全代表活體器官的功能。

不過(guò)在不久的未來(lái)，這種裝置或許能夠讓科學(xué)家們不再依賴(lài)于老鼠等動(dòng)物進(jìn)行早期的藥物測(cè)試。此外，在器官模型上進(jìn)行藥物測(cè)試能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)人體對(duì)于藥物的真正反應(yīng)。因?yàn)閯?dòng)物的器官與我們?nèi)祟?lèi)的器官存在尺寸和構(gòu)成上存在不小差異。

這種人體芯片裝置能夠?qū)?0種不同器官的細(xì)胞整合到一起，讓科學(xué)家們能夠精準(zhǔn)操控分子交換的流速以及藥物的分布。并且，這種裝置還可以被多次利用的。在麻省理工學(xué)院進(jìn)行的研究中，這套“人體器官”維持成活了長(zhǎng)達(dá)4周時(shí)間。而芯片上的器官也表現(xiàn)出像真正的人體器官一樣，甚至還產(chǎn)生相似的蛋白質(zhì)。當(dāng)該團(tuán)隊(duì)將一種名為雙氯芬酸的常用止痛藥應(yīng)用于腸道芯片時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)其他芯片似乎做出了類(lèi)似人體器官的反應(yīng)。

接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)還希望能夠開(kāi)發(fā)出代表脂肪的芯片。如果能成功，這將為處理藥物的開(kāi)發(fā)發(fā)揮著重要作用。Griffith說(shuō)：“我們距離擁有真正的人為芯片還有很長(zhǎng)的路要走?！钡退耐卢F(xiàn)在正在研究如何將細(xì)菌添加到腸道芯片中，以更好地了解微生物群的作用。他們希望將這個(gè)芯片連接到大腦和免疫系統(tǒng)芯片，從而展開(kāi)對(duì)帕金森病的研究。

Griffith還希望創(chuàng)造出在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物中難以研究的子宮內(nèi)膜異位癥的微型模型，并用于研究細(xì)菌性陰道炎等感染的宮頸片。相信隨著技術(shù)的發(fā)展以及研究的深入，器官芯片技術(shù)必將廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域的研究中。（科技新發(fā)現(xiàn) 康斯坦丁/文）

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