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图丨哈佛Wyss学院
美国FDA调查显示,新药的研发从合成到临床试验的周期平均长达10年,费用达5-10亿美元,耗资巨大,而关键是到了人体试验还不一定起作用,这使得新药开发一直保持着高投入低产出的局面。
如果有一种技术能使得在体外就可以实现药物评价的话,将会大大减低药物研发成本,研发速度也相应得到巨大的提升。而器官芯片技术则能为此添翼,解决新药研发的瓶颈。
那么什么是器官芯片?
科学出版社出版的《器官芯片》描述为:器官芯片是一种多通道,包含有可连续灌流腔室的三维细胞培养装置。器官芯片由两大部分组成,一是本体,由相应的细胞按实体器官中的比例和顺序搭建;二是微环境,包括器官芯片周边的其它细胞,分泌物和物理力。器官芯片是人工器官的一种类型。
近日,器官芯片大牛DonaldE.Ingber教授于近日同时发表在NatureBiomedicalEngineering上的三篇关于器官芯片的最新研究,实现自动化培养多达10个器官芯片,发现人骨髓芯片可重构骨髓毒性,并基于器官芯片定量预测人类药代动力学。
1.NatureBiomed.Eng.:实现自动化培养多达10个器官芯片
器官芯片可以再现器官水平(病理)生理学,但药代动力学和药效学分析需要通过血管灌注连接的多器官系统。于此,哈佛大学DonaldE.Ingber教授等人开发了一种“询问器”,它采用自动化液体分装技术(liquid-handlingrobotics)、定制软件和集成的移动显微镜,用于在标准组织培养箱中对多达10个器官芯片进行自动培养、灌注、培养基添加、流体连接、样本采集和原位显微镜成像
当通过普通血液替代物进行间歇性地流体耦合时,机器人询问器可维持8个血管化的双通道器官芯片(肠、肝、肾、心、肺、皮肤、血脑屏障和大脑)的活力和器官特异性功能达三周。研究人员使用了机器人询问器和实验系统的生理学多室降阶模型,定量预测了菊粉示踪剂在多器官人体芯片的分布。自动培养系统能够在不影响流体耦合的情况下,对器官芯片中的细胞进行成像,并对血管和间质室进行重复取样。
Novak,R.,Ingram,M.,Marquez,S.etal.Roboticfluidiccouplingandinterrogationofmultiplevascularizedorganchips.NatBiomedEng().