药物开发是一个极其艰巨和昂贵的过程，测试新药在人体中的安全性和有效性的临床试验的失败率仍然非常高。根据目前的估计，只有 13.8% 的所有测试药物最终获得临床成功并获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 的批准。与动物研究的使用相关的伦理问题也越来越多。因此，全世界都在寻找动物模型的替代品。
帮助解决药物开发中的这一瓶颈, Donald Ingber, MD, Ph.D. 和他在哈佛大学威斯生物工程研究所的团队开发了第一个人类“器官芯片”(器官芯片)肺模型，该模型概括了人体器官水平的生理学和病理生理学具有高保真度，2010 年发表在《科学》杂志上。器官芯片是微流体培养装置，由透明的柔性聚合物组成，大小与计算机记忆棒相当，包含两个平行的中空通道，由多孔膜隔开。器官特异性细胞在其中一个通道的膜一侧培养，血管内皮细胞重现一条血管线，而每个通道独立地灌注细胞类型特异性培养基。多孔膜允许两个隔室相互连通，
一个必须在临床前测试中使用活体动物的例子是药物“药代动力学”(PK) 的表征，涉及对其吸收、分布、代谢和排泄 (ADME) 的量化，这些共同决定了血液中的药物水平。这些反应涉及由含有流动血液的脉管系统连接的许多不同器官之间的相互作用。动物也被用来分析药物“药效学”(PD)，即药物对其靶器官产生的影响，这是其作用机制及其副作用的基础。
由于 Wyss 研究所的器官芯片包含一个内皮衬里的血管通道，Ingber 在 2011 年提出，通过在许多不同类型的器官芯片的血管通道之间转移液体来模仿人类“芯片上的身体”是可能的血流量，并评估整个链接系统的药物 PK/PD 行为。受到这一愿景的启发，并认识到现有的基于动物的开发计划不足以应对在生物威胁情况下加速开发药物反制措施的需求，美国国防高级研究计划局 (DARPA) 在 2012 年以看似不可能的挑战申请拨款：开发 10 种器官芯片，概括了 10 种不同人体器官的复杂功能，使用该平台生成的实验数据可在体外定量预测人药 PK/PD 行为。现在， Nature Biomedical Engineering中的两篇背靠背出版物全面描述了 Wyss 团队在实现这一目标方面的成功。
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！