研究人员用芯片模仿了10个相连人类器官的行为

摘要:

现代药物的开发和最终批准极大地依赖于动物模型和人体临床试验,但是一段时间以来,科学家们一直在研究一种替代且更方便的方法。通过在称为“器官芯片”或“片上器官”的小型设备上重新创建各种器官的功能,研究人员希望大大减少测试新药的安全性和有效性的时间和成本。

.jpg

如今,哈佛大学怀斯研究所的科学家们将其中的10个模拟芯片拼凑在一起,创建了一个功能完善的“人体 - 芯片”平台,该平台可提供有关潜在药物在整个人体中的行为方式的新的见解。

该研究项目的不仅在于重现10种不同人体器官的复杂功能,而且要通过流体通路将它们连接起来,以观察模拟血液的流动如何影响整个系统。例如,在肾脏中进行筛查时,一种药物可能看起来很安全,但可能在其他器官中产生副作用,设计这一系统的想法是在测试过程中尽早发现这种危险。

早在2017年,我们就从Wake Forest再生医学研究所的科学家那里得知他们正研究一种“人体 - 芯片”系统,该系统将多种器官模型组合到一个系统中,Wyss研究所在此基础上提供了更完整的图景。

.jpg

第一种被称为药代动力学(PK),它可以逆转药物如何被人体吸收,分布,代谢和排泄,最终决定血液中残留的药物水平。另一种称为药效学(PD),是指药物影响其靶器官的方式,包括其作用机理和任何潜在的副作用。

像我们过去观察过的其他器官一样,构成“芯片在身体上”系统的器官芯片是大小相当于一个U盘大小的微流体设备。一对平行的通道被多孔膜隔开,该器官的特定细胞在一侧,而血管细胞在另一侧模仿血管。

这些片上器官通过血管通道连接,这些通道在它们之间转移流体,以模拟流经人体的血液。通过这种方式,科学家可以观察药物如何影响PK和PD,并且该团队使用计算模型来预测药物如何影响整个人体。

在一项实验中,科学家使用模块化平台连接模拟肠道,肝脏和肾脏的器官芯片。将尼古丁添加到肠片中以模拟药物的口服给药,尼古丁从那里穿过肠壁,经过血管系统到达肝脏进行代谢,再到肾脏排出。随后使用质谱分析,研究小组确认了该药物的行程及其作用与实际人类中的情况极为相似。

在另一个实验中,研究小组观察了一种常见的化学疗法药物顺铂的作用,该药物可引起肾脏和骨髓毒性,人体芯片平台再次被证明是一个准确的模型。

这项研究发表在《自然生物医学工程》杂志上。

查看评论
created by ceallan