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(xué)獎(jiǎng)得主，為科研一口氣喝下一試管的幽門螺旋桿菌，差點(diǎn)病死。“試藥”從來(lái)都是攸關(guān)性命，風(fēng)險(xiǎn)度極高，新藥研發(fā)只好用大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來(lái)“以身試毒”。近日舉行的東方科技論壇上傳出好消息，中國(guó)科學(xué)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(jìn)行新藥的抗腫瘤和肝毒性評(píng)價(jià)以及藥代動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)等。

傳統(tǒng)方法耗資巨大

新藥在上市前需要大量的藥代動(dòng)力學(xué)、毒性和活性評(píng)價(jià)等臨床前藥物篩選過(guò)程。傳統(tǒng)方法以動(dòng)物試驗(yàn)為主，周期很長(zhǎng)，耗費(fèi)巨大，又有倫理糾紛。同時(shí)，為了研究新藥對(duì)人體的影響，科學(xué)家們開始在培養(yǎng)皿里培養(yǎng)人體細(xì)胞，看看這些新藥對(duì)人體細(xì)胞是不是有毒副作用。但是小鼠和人類離體細(xì)胞并不能替人類把好試藥的大門。據(jù)統(tǒng)計(jì)，臨床試驗(yàn)的新藥，最終僅有10.8%真正進(jìn)入臨床，90%因?yàn)榀熜Р缓蒙踔潦菍?duì)人體有毒副作用而被淘汰。因此，新藥研發(fā)時(shí)間漫長(zhǎng)，耗資巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在一種新藥面市，平均研發(fā)費(fèi)用竟高達(dá)10億美元，歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)8-14年。

芯片模擬人體環(huán)境

在新藥的臨床前實(shí)驗(yàn)中，使用小白鼠模型能夠了解新藥對(duì)整體的影響，但不能很好地反映新藥對(duì)人體的影響；使用體外培養(yǎng)的人體細(xì)胞，卻缺乏整體的把握。全球科學(xué)家都在尋找一種更加迅速、有效的臨床前實(shí)驗(yàn)方法,縮短藥物研發(fā)周期，降低研發(fā)費(fèi)用。早在10多年前，美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員首次提出設(shè)想：用人體不同器官的細(xì)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(guó)計(jì)劃投入7500萬(wàn)美元啟動(dòng)人體器官芯片的研發(fā)。如今，美國(guó)哈佛大學(xué)Wyss研究所，已經(jīng)使用制作計(jì)算機(jī)芯片的技術(shù)，將活的人體器官細(xì)胞植入到芯片上，通過(guò)微流控技術(shù)芯片，模擬出人體肺泡在呼吸過(guò)程中的收縮生理過(guò)程。在我國(guó)，利用微流控技術(shù)開發(fā)的器官芯片正在模擬人體的腸營(yíng)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(jì)最重要的科技前沿領(lǐng)域之一，是通過(guò)對(duì)微米級(jí)通道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流體的驅(qū)動(dòng)和控制，把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊厘米尺度的芯片上，最終實(shí)現(xiàn)“芯片實(shí)驗(yàn)室”。中科院大連化學(xué)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(shí)容納分子、細(xì)胞、仿生的組織，甚至器官，而芯片特殊的流體精準(zhǔn)操控體系又能同時(shí)捕捉物理、化學(xué)和生物數(shù)據(jù)。

逐步替代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

目前，微流控芯片已被業(yè)界公認(rèn)為當(dāng)今對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞及其環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)操控的主流平臺(tái)。林炳承教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，利用微流控芯片技術(shù)先后構(gòu)建了腫瘤細(xì)胞三維共培養(yǎng)模型、腫瘤多器官轉(zhuǎn)移的模型等，實(shí)現(xiàn)了在生物體外測(cè)試研發(fā)中腫瘤藥物的實(shí)際藥效。與此同時(shí)，科研人員還研發(fā)成功了一種使多種細(xì)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(shí)測(cè)定藥物的吸收、分布、代謝、消除等藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)、進(jìn)行藥物的抗腫瘤和肝毒性評(píng)價(jià)，初步具備了試驗(yàn)用動(dòng)物的功能。

據(jù)了解，這種芯片還可任意更換其中的細(xì)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(yàn)，為最終取代臨床前動(dòng)物試驗(yàn)邁出了重要的一步。

文章來(lái)源：新民晚報(bào)