器官芯片：颠覆药物研发流程的“尖刀技术”！(11)

肾芯片
肾脏负责维持药物的渗透压排泄，滤过和重吸收过程发生在肾小球、肾包膜和肾小管等位置，由于毒性会给肾脏滤过带来不可逆损伤，因此药物筛选系统的存在具有很大必要性。微流体技术可以模拟支持管状细胞生长的流体环境，并为维持细胞极性提供多孔膜支持。

图 | 肾芯片（来源：Qirui Wu, Jinfeng Liu et al., Organ-on-a-chip: recent breakthroughs and future prospects, BioMedical Engineering OnLine, 2020）
Jang 等人制作了第一个多层微流控系统，该系统使用小鼠肾脏骨髓集合管细胞来模拟肾脏过滤。该装置提供了一个仿生环境，通过促进细胞骨架重组和分子转运来增强内髓集合管的极性，以响应激素刺激。2013 年，同样的微流控装置被用于培养人原代肾上皮细胞，这是对原代肾细胞的首次毒性研究。该装置能够直接可视化和定量分析完整肾小管的各种生物过程，这是传统的细胞培养或动物模型无法实现的，它也可能被证明有助于研究肾功能和疾病的基本分子机制。
多器官芯片
一系列生理途径需要连续的介质循环和组织间的相互作用，而单器官芯片往往不能充分反映出器官功能的复杂性、完整性及具体的功能变化。“多器官芯片”，其实就是在人体芯片上同时培养构建出多个器官，然后通过通道（仿生血管）连接不同的器官、组织细胞，实现多器官的整合，相互作用及检测。
这种芯片可以分为静态、半静态和柔性状态。静态多器官系统是被集成到单个连接的设备中；在半静态系统中，器官通过流体网络与基于小室（Transwell）的组织插入物连接。在柔性系统中，单个器官的特定平台通过柔性微通道来相互连接。尽管多器官芯片概念仍处于起步阶段，但目前已经取得了重大突破，相继实现了两个器官、三个器官、四个器官乃至十个器官芯片相结合的设计。