日前，結(jié)合了來自哈佛、麻省理工等全球七個(gè)機(jī)構(gòu)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的最新肝臟組織研究，科學(xué)家們結(jié)合在3D生物打印、微流體芯片和水凝膠生物支架等多方面的綜合知識(shí)將體外肝臟藥物測(cè)試推向了另一個(gè)高度。

3D打印的肝臟芯片用于藥物測(cè)試能夠更安全、更可靠的進(jìn)行，且更適合動(dòng)物和人類的疾病研究。這項(xiàng)研究的地點(diǎn)集中在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院和麻省理工學(xué)院的衛(wèi)生科學(xué)和技術(shù)部門。

根據(jù)“紐約時(shí)報(bào)”2015年發(fā)表的數(shù)據(jù)，每5,000種新的藥物成分組合中只有一種能夠通過層層測(cè)試最終成為批準(zhǔn)上市的藥物。

由Ali Khademhosseini和Su Ryon Shin帶領(lǐng)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過人類細(xì)胞的培養(yǎng)從而制造出肝臟芯片，這個(gè)芯片的特殊之處不僅僅在于使用的是人類的細(xì)胞，還在于擁有匹配的血管結(jié)構(gòu)，可以給組織細(xì)胞輸送營(yíng)養(yǎng)。

首先，將人類肝臟細(xì)胞（HepG2 / C3A）與凝膠結(jié)合以制成組織結(jié)構(gòu)。將藻類的墨水排列打印成肝臟中的血管，隨后藻類油墨溶解，在凝膠的中心留下中空通道。使用注射器，將臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）泵入中空通道并呈現(xiàn)血管的形狀。引進(jìn)血流時(shí)，通道呈現(xiàn)完全血管化的特征。

然后將該微流體芯片放置在生物反應(yīng)器內(nèi)部，保持細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的恒定條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，“生物打印血管并與生物反應(yīng)器的集成有助于創(chuàng)建更接近于現(xiàn)實(shí)的肝臟芯片，縮小體外和體內(nèi)藥物測(cè)試之間的差距。帶血管的肝臟芯片有助于觀察和預(yù)測(cè)微循環(huán)水平的藥物毒性機(jī)制。

在肝臟器官芯片的商業(yè)化領(lǐng)域，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）已經(jīng)開始測(cè)試一種肝臟芯片。這是一種模擬人類器官生物功能的迷你模型，F(xiàn)DA將測(cè)試它是否可以有效地為人體對(duì)食物以及食源性疾病的反應(yīng)建模。這些實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鶩DA決定，醫(yī)藥公司在為可能具有毒性的新化合物（如食品添加劑）提出批準(zhǔn)申請(qǐng)時(shí)，是否可以用芯片數(shù)據(jù)替代動(dòng)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)嘗試用器官芯片替代動(dòng)物試驗(yàn)，這在全球范圍內(nèi)是首次。

2017年4月11日，F(xiàn)DA食品安全部門的毒理學(xué)高級(jí)顧問Suzanne Fitzpatrick在一則博客上公布了FDA的這一動(dòng)向。雖然這類芯片是被設(shè)計(jì)用于測(cè)試藥物的，但Fitzpatrick所在的部門也想用它們來試一試單個(gè)器官對(duì)膳食補(bǔ)充劑和化妝品等產(chǎn)品的反應(yīng)。他們還能用器官芯片來測(cè)試食源性病原體影響特定器官的具體過程。FDA的食品安全科學(xué)家們將首先評(píng)估人類肝臟芯片，接著會(huì)測(cè)試腎臟、肺和腸道模型。

這些芯片由位于美國(guó)麻省波斯頓市的生物技術(shù)公司Emulate制造。這種迷你器官里包含多種人類肝臟細(xì)胞，它們長(zhǎng)在支架上。類似血液的液體被源源不斷地泵入這個(gè)系統(tǒng)，為細(xì)胞輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并帶走代謝廢物。此外，還可以在芯片中添加免疫系統(tǒng)組分，以測(cè)試對(duì)肝臟新陳代謝的影響。

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