器官芯片：颠覆药物研发流程的“尖刀技术”！(7)

图 | 肺芯片实体图，可帮助测试药物（来源：哈佛大学 Wyss 研究所）
2、疾病建模
除了能够评估药物等对人体带来的毒性之外，器官芯片还可在体外模拟多类型器官特异性疾病状态，包括 Barth 综合征、肺水肿和血栓形成、哮喘、慢性阻塞性肺疾病和炎症性肠病等，从而对疾病病理学，治疗干预的疗效以及潜在的脱靶效应进行机制研究，从而有效降低临床开发阶段的失败率。
近年来，研究人员逐渐将多能干细胞技术引入器官芯片领域，成功建立了疾病模型。例如，有团队在患者身上采集干细胞构建功能性心脏组织芯片，成功模拟了罕见且可能知名的儿童心肌病 Barth 综合征。该芯片以“肌肉薄膜”为模型，复制了疾病中出现的无序肌节组织和弱收缩特性，进而通过基因组编辑技术来“纠正”诱导多能干细胞源性心肌细胞中有缺陷的 TAZ 基因，确定了疾病背后的线粒体异常。
3、药物评价
药物成功上市需同时具备三要素——安全、有效、质量可控，为此需要对药物的作用机制——明确药物进入体内后到底是如何发挥药效；药物的作用强度或效果；以及量效关系，即剂量与疗效之间的关系等逐一进行研究。
因此，在临床前筛选、临床前试验和转化阶段将包括毒理学和安全性研究，以防在临床前阶段没有出现不良反应的药物在临床试验中可能导致肝、心脏或神经损伤，并产生药物-药物相互作用引起的意外毒性。在药物批准用于人体临床试验之前，权衡毒性和疗效是临床前后期的一个重要决策过程。
通过微流控和器官芯片内部结构的精密设计和控制，器官芯片可接近真实地反映出药物在体内的动态变化规律，及其对器官带来的影响，克服了动物模型与人体因种属不同而出现的较大偏差，从而助力研究人员直观地感知并评价新药的安全性、有效性。
部分芯片类型
目前科学家们已经成功构建了肝芯片、肺芯片、肾芯片、心脏芯片、肠芯片、脑芯片以及多器官芯片等人体器官芯片。
肺芯片