古有神農(nóng)氏遍嘗百草，最終中毒離世；今有諾貝爾生理醫(yī)學獎得主，為科研一口氣喝下一試管的幽門螺旋桿菌，差點病死。“試藥”從來都是攸關性命，風險度極高，新藥研發(fā)只好用大量的動物實驗來“以身試毒”。近日舉行的東方科技論壇上傳出好消息，中國科學家正在嘗試用一枚小小的芯片解救“小白鼠們”——研發(fā)類器官多功能微流控芯片，進行新藥的抗腫瘤和肝毒性評價以及藥代動力學監(jiān)測等。

傳統(tǒng)方法耗資巨大

新藥在上市前需要大量的藥代動力學、毒性和活性評價等臨床前藥物篩選過程。傳統(tǒng)方法以動物試驗為主，周期很長，耗費巨大，又有倫理糾紛。同時，為了研究新藥對人體的影響，科學家們開始在培養(yǎng)皿里培養(yǎng)人體細胞，看看這些新藥對人體細胞是不是有毒副作用。但是小鼠和人類離體細胞并不能替人類把好試藥的大門。據(jù)統(tǒng)計，臨床試驗的新藥，最終僅有10.8%真正進入臨床，90%因為療效不好甚至是對人體有毒副作用而被淘汰。因此，新藥研發(fā)時間漫長，耗資巨大。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在一種新藥面市，平均研發(fā)費用竟高達10億美元，歷時長達8-14年。

芯片模擬人體環(huán)境

在新藥的臨床前實驗中，使用小白鼠模型能夠了解新藥對整體的影響，但不能很好地反映新藥對人體的影響；使用體外培養(yǎng)的人體細胞，卻缺乏整體的把握。全球科學家都在尋找一種更加迅速、有效的臨床前實驗方法,縮短藥物研發(fā)周期，降低研發(fā)費用。早在10多年前，美國康奈爾大學的研究人員首次提出設想：用人體不同器官的細胞在芯片上構(gòu)建人體組織，模擬人體環(huán)境。

自2012年起，美國計劃投入7500萬美元啟動人體器官芯片的研發(fā)。如今，美國哈佛大學Wyss研究所，已經(jīng)使用制作計算機芯片的技術，將活的人體器官細胞植入到芯片上，通過微流控技術芯片，模擬出人體肺泡在呼吸過程中的收縮生理過程。在我國，利用微流控技術開發(fā)的器官芯片正在模擬人體的腸營養(yǎng)、肝腸代謝、口腔、卵巢、腎臟等功能。

據(jù)介紹，微流控芯片是21世紀最重要的科技前沿領域之一，是通過對微米級通道網(wǎng)絡內(nèi)流體的驅(qū)動和控制，把生物、化學、醫(yī)學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊厘米尺度的芯片上，最終實現(xiàn)“芯片實驗室”。中科院大連化學物理研究所教授林炳承告訴記者，微流控芯片單元結(jié)構(gòu)的尺度，使它有可能同時容納分子、細胞、仿生的組織，甚至器官，而芯片特殊的流體精準操控體系又能同時捕捉物理、化學和生物數(shù)據(jù)。

逐步替代動物實驗

目前，微流控芯片已被業(yè)界公認為當今對哺乳動物細胞及其環(huán)境進行精準操控的主流平臺。林炳承教授帶領團隊，利用微流控芯片技術先后構(gòu)建了腫瘤細胞三維共培養(yǎng)模型、腫瘤多器官轉(zhuǎn)移的模型等，實現(xiàn)了在生物體外測試研發(fā)中腫瘤藥物的實際藥效。與此同時，科研人員還研發(fā)成功了一種使多種細胞及組織在體外共存的類器官多功能微流控芯片。該芯片可以同時測定藥物的吸收、分布、代謝、消除等藥代動力學參數(shù)、進行藥物的抗腫瘤和肝毒性評價，初步具備了試驗用動物的功能。

據(jù)了解，這種芯片還可任意更換其中的細胞和組織種類，變身各種“器官”功能用于藥物研發(fā)中的臨床前試驗，為最終取代臨床前動物試驗邁出了重要的一步。

文章來源：新民晚報