开发了用于快速药物测试的新的 “芯片上的身体” 技术

科学家们创造了微型心脏、肺和肝脏，它们被结合起来开发了一种 “芯片上的身体”，并模仿了人体对新药物的反应。药物化合物目前在实验室中使用人类细胞进行筛选，然后在动物中进行测试。然而，这两种方法都不能充分复制药物如何影响人体器官。

“迫切需要改进的系统来准确预测药物、化学物质和生物制剂对人体的影响，” 美国维克森林再生医学研究所的Anthony Atala说。研究人员开发了微型3D器官，称为类器官，并在单个平台上将它们连接在一起以监视其功能。

虽然其他团队将来自多个器官的细胞组合在一个类似的系统中，但这是首次报道成功使用3D器官结构，已知功能更高，可以更准确地模拟人体。器官结构是使用3D打印和其他方法由天然人体组织中发现的细胞类型制成的。之所以选择心脏和肝脏，是因为对这些器官的毒性是候选药物失败和药物召回的主要原因。

肺部是有毒颗粒的入口，也是气雾剂药物 (例如哮喘吸入器) 的入口。将类器官放置在密封的，受监控的系统中-配有实时摄像头。一种充满营养的液体，通过系统循环，使类器官保持生命，并用于将潜在的药物疗法引入系统。研究人员首先测试了这些类器官，以确保它们与人体器官的相似性。例如，微型肝脏接受了高剂量的普通止痛药-然后使用另一种药物来抵消毒性作用。

维克森林再生医学研究所助理教授Aleksander Skardal说: “数据显示对药物的明显毒性反应以及治疗的缓解，准确反映了人类患者的反应。”然而，比体内器官对药物的反应更重要的是整个身体的反应。在许多情况下，在测试新药候选药物期间-有时甚至在药物被批准使用后-药物在非药物本身直接靶向的组织中具有意想不到的毒性作用。

Skardal说: “例如，如果仅在肝脏中筛选药物，您将永远不会看到对其他器官的潜在副作用。”他说: “通过使用芯片上的多组织器官系统，您有望在药物开发过程的早期发现毒性副作用，这可以挽救生命以及数百万美元。”科学家们进行了多种场景，以确保芯片上的身体系统模仿多器官反应。

例如，他们将一种用于治疗癌症的药物引入系统。已知会导致肺部疤痕，该药物还意外地影响了系统的心脏。但是，仅使用心脏的对照实验没有反应。Skardal说: “这是完全出乎意料的，但这是可以在药物开发管道中使用该系统发现的副作用类型。”