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人体器官芯片或将替代动物实验成为医药巨头研发新宠

当前,人体器官芯片技术正不断获得研究者的青睐,在未来可能取代动物实验,成为一种颇具前景的研究手段。目前多家医药巨头公司已着手器官芯片的体外药物研发工作。

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上周在波士顿举办的“世界器官芯片年会”上,众多研究机构、医药及生物科技公司纷纷宣称器官芯片模型可真实反映人体器官(如心脏和肝脏)在药物刺激和疾病状态下的变化。当前,人体器官芯片发展势头迅猛,医药行业对人体器官芯片技术的关注热度不减。比如,来自荷兰的Mimetas公司与3家大型医药公司共同合作,开发一种肾脏芯片模型用于检测药物作用。上个月,强生公司表示将购进Emulate公司的血栓芯片,用于检测其在在研药及已上市药物中的促血凝特性。


器官芯片拥护者表示,相较于平皿细胞培养技术而言,人体器官芯片技术更能真实反映人体情况,在新药筛选方面也比动物实验更特异更有效。以一种肺部芯片为例,该芯片一侧通道由一层铺设在芯片薄膜上的肺泡细胞组成,将其暴露于血样培养基中,芯片另一侧通道连通空气,通过仪器对组织的牵拉与挤压作用模拟肺呼吸过程。


虽然有公司已着手开发人体特定疾病芯片模型,而大多公司认为,针对药物在人体器官芯片或健康受试者身上的药物反应是否一致这一问题,仍需要作进一步探究。根据当前临床试验管理规范,首先需在健康受试者中检验药物的安全性,而人体器官芯片的使用则可能缩短,甚至完全取代该过程,


阿斯利康的新药安全研究专家Matthew Wagoner表示,除了辅助临床安全性评价外,人体器官芯片还可用于药物安全、有效剂量范围摸索。若新药审批监管机构认可此类实验数据,这项技术将使医药公司免于进行临床上药物剂量摸索试验,大大缩短了临床试验进程。


器官芯片技术的出现,还为研究者探究动物模型和人体对药物反应的差异提供了一种新的研究手段。罗氏体外安全研究主管Adrian Roth表示,罗氏一款在研药对大鼠存在致肝癌作用,随后公司利用这种器官芯片进行人体和动物体外实验进行数据比对,发现致癌作用存在啮齿类种属特异性。为此,该公司认为,这一项数据对比结果有助于为此药物“正名”,避免被提前“腰斩”的命运。


然而,对于器官芯片技术的兴起,研究者们认为其应用仍存在局限性。在波士顿举办的“世界器官芯片年会”上,许多与会发言人均证实了他们的器官芯片模型对药物的反应属性与人体器官一致。比如,研究者们可能以肾上腺素去检测心脏芯片的功能,而这些药物作用终究无法全面反映机体器官功能的复杂和完整性,器官芯片更是无法重现机体复杂的内分泌环境所介导的一系列功能变化。


纵使是多种器官芯片组装而成的“类机体”系统,可能也无法完全确证一种已上市药物的作用,因研究者对药物未知属性知之甚少。比如,镇痛药扑热息痛已知其潜在肝毒性,而对其在其他器官上的作用了解甚微。


不过,许多医药公司认为器官芯片技术目前已较为成熟,应加大推广力度和推进技术改进工作,才能真正为医药公司新药研发助力。


当前政府监管机构亦对此技术表现出强烈兴趣。今年秋季,美国国家先进转化科学中心(NCATS)将在马里兰州贝塞斯达召开会议,力邀众多学术科学家、医药公司及监管员共同讨论器官芯片的使用用途。目前,NCATS资助了11个研究团队,分别从事不同器官芯片或系统芯片的开发工作,致力于建立一套完整的人体芯片。


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