器官芯片：颠覆药物研发流程的“尖刀技术”！(6)

（3）刺激或给药装备。对于某些组织，需要物理或化学信号来模拟生理微环境，促进微组织成熟。例如，电刺激可以帮助心肌组织成熟。不同的信号刺激可用于药物筛选，检测和编译数据的传感组件可以是嵌入式传感输出组件，也可以是基于透明芯片的图像的分析功能评估系统。
主要用途
器官芯片在毒性评估、疾病建模、药物评价等领域的作用日益凸显，为生命科学和医学研究提供一种系统性的解决方案。同时，在个性化医疗领域，该技术可利用患者自己的细胞创建个性化的器官芯片，从而基于个体预测某种药物的作用。
许多制药、化妆品和消费品行业企业正在利用其器官芯片进行测试，例如，欧莱雅，辉瑞，阿斯利康，罗氏，赛诺菲等都已经开始同器官芯片研发机构合作。

图 | 器官芯片在药物开发的各个阶段的应用（来源：器官芯片网）
1、毒性评估
暴露于人体组织的毒性及未知的安全性问题是潜在候选药物失败的主要原因，根据四大制药公司的相关统计数据显示，这种原因造成的损失占比高达 40%。一直以来，毒性评估的主要靶组织包括肝脏、心脏、肾脏、血管系统和大脑。评估药物对这些器官的毒性，通常采用高通量、简单的细胞培养分析方法，这种方法可以模拟复杂反应，但无法复制对化合物或动物的复杂系统反应，也无法准确预测对人类的影响。
药代动力学/药效学模型和基于生理的药代动力学模型可用于预测化学物质在体内的吸收、分布、代谢和排泄。然而，这些建模方法依赖于其他模型系统的数据、详细的解剖和生理信息。动物研究对于研究整个生物系统的系统和长期影响是至关重要的，但由于动物与人类在比较生理学上存在较大差异性，因此在研究成果转化过程中极易发生混淆，尤其是在进行第一阶段临床试验时，药物“首次进入人体”或增加剂量，极易让临床试验志愿者处于高风险的境地。
人体器官芯片技术研究的创新思想建立在充分了解人体的复杂组织器官结构和生理功能特点的基础上，它为药物研发、疾病研究、化学品、毒素以及化妆品测试等领域提供了一种近生理的体外模型，在多个领域具有广泛应用价值。