發布日期：2016-08-05

除了在好萊塢電影里，你不可能在生物實驗室中看到漂浮在器皿中的人體活器官。體外維持器官活性的技術難題暫且不提，可用于移植的活體器官過于珍貴，是不可能在實驗中使用的。

但是，許多重要的生物研究和藥物試驗只能通過研究正常運行的器官才可進行。一種新技術可以滿足這一需求。該技術能夠在微芯片上生長具有正常功能的微型人體器官。

2010年，哈佛大學懷斯研究所 (the Wyss Institute)的 Donald Ingber 研發了世界上第一款芯片肺。如 Emulate 一類的商業公司紛紛跟進。Emulate 的領導人是 Ingber 以及其他來自懷斯研究所的人。這類公司正在與業界的研究人員以及政府機構開展合作，如美國國防部先進研究項目局（DARPA）等。

到目前為止，有許多團隊報告稱，他們成功地制造出了肺、肝臟、腎臟、心臟、骨髓和眼角膜的微型模型。接下來肯定還能做出更多種類的微型器官。

每個芯片器官大約只有一個usb閃存那么大。它是用一種柔性半透明高分子制造的。芯片上還有排列模式十分復雜的微流體管，它們的直徑小于1毫米，并與取自器官的人體細胞并排放置。

當養分、血液和試驗化合物（如實驗藥物）被泵入微流體管中時，細胞會重現活體器官的一些關鍵功能。

芯片上微室的排列方式能夠模擬某種器官組織的獨特結構，比如微小的肺泡。通過管道的氣體能夠十分逼真地模擬人體呼吸時的情形。

與此同時，帶有細菌的血液也通過其他微流體管泵入。科學家可以觀察細胞如何對感染做出反應，而這個過程不會給任何人帶來風險。這種技術使科學家能夠觀察前所未見的生物機制和生理行為。

器官微芯片也能助力新藥研發公司。這種技術媲美真人體器官的本領能夠讓這些公司為候選藥物進行更加真實、準確的測試。比如去年，有一個團隊就曾用器官微芯片模擬內分泌細胞向血流中分泌激素的過程，他們還用這個技術對一種糖尿病藥物進行了關鍵的測試。

其他團隊也在探索芯片器官在精準醫療中的用處。原則上講，這些微芯片能夠用患者的自體干細胞建造，然后可以用這些微芯片來識別對這個人而言更可能有效的個性化療法。

有理由相信，迷你器官能夠極大地降低制藥工業在測試化合物時對動物試驗的依賴。每年，數以百萬計的動物因此而犧牲，而動物試驗本身也引起了很大的爭議。

不考慮倫理問題，動物試驗也是種極大的浪費。因為動物試驗很少能可靠地體現人體對同種藥物的反應。在迷你人體器官上進行的測試，效果要比動物試驗好得多。

從事軍事和生物防御的研究者看到了芯片器官的另一種拯救生命的潛能。模擬肺以及其他類似的設備是一大進步，它們能夠讓人們更好地測試肺部對生物、化學或是放射性武器的反應。此前，因為倫理問題我們無法進行這方面的研究。

來源：環球科學