器官芯片：颠覆药物研发流程的“尖刀技术”！(14)

为了验证肿瘤器官芯片可以作为有效的临床前模型，就需要对多种不同类型的癌症药物进行研究，这些药物在器官芯片中的疗效和毒性与在临床上观察到的具有相似的药代动力学。这一点在最近一项单克隆抗体的研究中得到证实：该单克隆抗体用于治疗导致肺血栓形成的自身免疫性疾病，在第一阶段的临床试验中，这种药物造成了意外死亡，诸如此类的情况就是可以用器官芯片来进行模拟，而不适合用动物模型。
癌症器官芯片模型还提供了另外一种可能，通过更忠实地再现患者特异性、器官水平、癌症病理生理学和对治疗的反应，将个性化医疗提升到更高的水平。然而，在将与患者匹配的肿瘤器官芯片真正集成至临床领域之前，仍存在很多技术挑战。目前，将患者活检样本中提取的肿瘤组织异种移植物放到微流控装置中加以培养，已经可以帮助完成患者特异性药物评价。
器官芯片的发展痛点
然而，要开发出具备上述复杂分析水平的患者特异性癌症器官芯片模型，需要对所有类型的细胞（癌细胞、内皮细胞、基质细胞和免疫细胞）进行分离，然后选择合适的细胞类型，并以正确的相对比例和位置构建器官芯片，从而准确地模拟体内的行为和反应。但每种细胞类型都需要特定的分离方案和培养条件，以维持细胞自身的特异性功能。
此外，在将多种不同细胞类型集成到微流控装置中，需要消耗大量时间成本，集成方案也需要进行全面优化。只有逐一攻克上述痛点，做到全流程高效、快捷推进，并能够结合已知的患者反应进行验证，癌症器官芯片才有能够强有力地占据患者的个性化医疗阵地，精准地评估抗癌疗效。
限制该领域快速发展的另一个潜在因素是用于制造器官芯片的原材料——PDMS，尽管这种常规材料具有优异的光学清晰度、柔韧性和气体渗透性，但其会非特异性地吸收小分子，包括某些药物。有相关研究指出这一问题通常可通过结合实验测量和计算模型来解决，但不容置喙的是，要释放器官芯片的全部潜力，仍然需要寻找新型替代材料，这些材料需柔韧且透明，同时对药物和细胞营养物质吸收力保持在最低水平。目前学界已围绕各种热塑性塑料展开相关探索，如聚氨酯、苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯（SEBS）、环烯烃聚合物和共聚物等。
从研发到产品、企业等全产业链角度出发，东南大学苏州医疗器械研究院的研发总监陈早早博士认为制约器官芯片快速发展的痛点还包括，“各个器官芯片标准不统一，检测具有特异性，只能自身比较，缺乏横向比较，因此需要有标准的第三方机构或联盟制定统一的标准。目前美国正在做产业联盟，并设计了三个器官芯片测试中心，同时，器官芯片的自动化标准化的检测仪器，亦是未来器官芯片发展的重点。”