逐力“人体芯片”(2)
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该款芯片由被公认为芯片研发前驱者的Wyss生物启发工程研究所Donald Ingber及其同事制备而得。它的外观仅有拔插式USB存储器大小，已由Emulate公司投入商业化生产。一旦空气通道内遭受细菌污染，芯片将会诱发人类肺脏感染样应激，科研人员即可就此研究肺脏的炎症反应和液体聚集机制。
美国加州大学伯克利分校研制的心脏芯片则拥有一个充斥着心脏细胞的中央室，以及扮演着血管通路角色的微流体通道(图2)。据希利·凯文和安莱格·玛莎领衔的伯克利分校科研团队介绍，被放入中央室后24小时内，心脏细胞即可以每分钟55？80次的频率自主搏动。大约经过一周，待细胞搏动持续稳定后就足以进入试验阶段——暴露于标准用量的心脏治疗药物，心脏芯片继而可产生相当于人类心脏大小水平的生理学反应。
再者，另有研究者寄希望于“器官芯片”能客观呈现动物模型数据与人体试验结果的确切偏差。瑞士罗氏公司体外安全性研究总监阿德里安·罗斯强调，这类对照分析对于更精准筛选在研药物至关重要。罗氏的一款研发药物曾因此免于“夭折”厄运：该药物被发现可能诱发小鼠的肝脏肿瘤，不相一致的是，人体和小鼠体外实验数据并未提示肝脏面临相应隐患，据此研究人员推测致肝脏肿瘤风险可能为啮齿类动物所独有，不应因此被拒之临床研究门外。
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不仅如此，伯克利分校和Emulate公司的科研人员还借助人类诱导多能干细胞回溯至胚胎状态，积极诱导它们逐步分化为临床所需的各类组织细胞。如果能成功将其加载至“器官芯片”，只要你愿意，人们以个体需求为中心的个性化患者芯片奢望极有可能变为现实。梦想成真后，科研人员完全可以借由某一个体构建出所有的小型器官组织，这意味着芯片技术可以回答对于此类患者的最佳联合药物治疗方案和最适宜药物防治用量。
迈向终极梦想
迄今为止，科研人员还仍旧在为到底哪些人体器官适用于芯片技术而挠头奋战。目前，美国国防部高级研究计划局(DARPA)正致力于钻研可用于“人体芯片”的十种组织器官，军方最想攻坚的难关是如何有效治疗核与化学武器损伤，以及高效应对战伤的即时解决方案，如“便携式脾脏”。这对于人豚鼠而言是几乎不可能完成的任务。DARPA和美国国立卫生研究院已相继向麻省理工学院注资共计3200万美元用于“人体芯片”研究，以及与其他研究小组的相关合作项目；另将3700万美元交付给哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的类似科研计划。
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“人体芯片”研发之旅并非一帆风顺，美国麻省理工学院科赫学院Donald Ingber和Sangeeta Bhatia博士接受访问时均坦承道。由于在后期使用中观察到可能存在吸收药物等某些化合物以致误导研究结果的现象，一部分塑料质地的芯片亟需被改良升级。针对功能关联器官，科研人员认定“万能血替代制品”不可或缺。它可能是如人体血液一般可以滋养所有组织的独立培养基物质。
大批量生产也应成为“器官芯片”的必然属性。作为澳大利亚索尼生物科学公司的研究协作伙伴，Emulate公司现已成功研制出一种可以规避吸收问题的物质材料并投入大规模生产，但对具体组分秘而不宣。相关人员透风道，该种材质支持芯片的自动化使用，未来无需专业人员即可执行操作指令。
毋庸置疑，今天，仍有为数不少的生物医学研究人员并没有为拥抱“芯片时代”做足准备。诸如机体内错综复杂的免疫反应或药物的神经系统反应，这些在现阶段难于登天的课题在芯片面前或可迎刃而解。伴随着技术革新，纵然人们对于机体和疾病的理解日渐透彻，但不能回避的问题是，如何才能让历来守旧谨慎的监管机构对批准利用“器官芯片”取代部分法定动物实验怀有足够信心。
可喜的是，今年秋季，美国国家先进转化科学中心(NCATS)将力邀学术界专家、医药企业人士以及监管机构负责人，就芯片实践应用议题在贝塞斯达举办专场会议。截至目前，NCATS已先后资助组建11个研究团队，分别针对不同器官或系统进行芯片研发，在不久的将来，通力协作或将早日达成学界同仁的终极梦想——组建出一套完整的“人体芯片”。, 百拇医药(王欣)