类器官芯片加速药物研发

2026-04-18 00:00 来源:生命时报点击量:31 评论（0人参与）

在透明的芯片上，“种”出微缩版的人类皮肤、肝脏甚至肾脏……这并非科幻电影，而是正在发生的现实。这项技术叫做“类器官芯片”，正以颠覆性的方式为新药研发带来更多可能。

“类器官芯片”可以理解为在体外培育出的“迷你器官”。武汉市第一医院医疗装备科工程师杜坤介绍，类器官不是真正的器官，但能模拟真实器官的结构和功能，比如，皮肤类器官包含表皮、真皮，肝脏类器官具备部分代谢能力。承载组织的“芯片”是一种生物芯片，密布着微小的通道和腔室，可以支撑细胞组装形成器官结构，为类器官提供合适的生长“土壤”。借助芯片，科研人员可精准控制液体流动、营养供给，模拟体内的动态生理环境，让类器官长期存活并正常发挥功能。
近期，美国食品和药品管理局正式批准韩国新罗珍公司提交的抗癌联合疗法临床试验申请。其核心疗效数据未依赖任何动物实验，完全来自美国奎瑞特公司的人源血管化类器官模型。这是全球首例单纯依靠类器官数据通过新药临床试验申请的案例，标志着生物医药研发迈入无动物实验的新阶段。
杜坤表示，在传统新药研发路径中，通常耗费资金数以亿计、研发周期长达10年。传统细胞实验多为二维（2D）培养，结构简单，难以模拟体内三维微环境与器官功能；动物模型作为临床前评价的重要体系，为药物研发提供了关键支撑，但受物种间生理与代谢差异影响，与人体真实反应存在一定区别，同时实验周期与成本相对较高。
类器官芯片恰好能弥补这些短板：采用人源细胞构建，比动物更接近人体真实生理状态；具备三维结构，比传统细胞培养更仿生。更重要的是，类器官芯片更高效、更省钱。以皮肤芯片为例，想研究抗衰老药物，传统方法要用实验鼠做衰老模型，将一只实验鼠从出生养到合适的衰老程度，需要18~24个月；而在皮肤芯片上，30天就能获得衰老的皮肤模型。杜坤说，一方面，时间缩短了，人工、场地和饲养成本大幅下降；另一方面，芯片是微型化的，药物用量只需几微升，相比动物实验动辄几百微升，在大批量药物筛选的过程中具有明显的成本优势。
不过，这项技术目前仍无法完全替代动物实验。“人体的真实器官极其复杂——皮肤有毛囊、汗腺、脂肪，肝脏有各种特殊细胞，但现在的类器官还做不到这么精细。”杜坤强调，如何让它们更“逼真”，更贴近真实人体器官的结构与功能，是科学家们持续攻关的方向。
杜坤介绍，器官芯片技术还很年轻，从2010年前后第一个“肺芯片”诞生至今不过十几年，但发展飞快。美国食品和药品管理局在2022年批准基于芯片的药物测试进入临床，国内也有药企在用芯片做心脏药物研发。在肿瘤治疗领域，类器官芯片甚至能够帮患者筛选最合适的化疗方案，实现个体化治疗。
类器官芯片的应用场景十分广泛。除了新药研发，在化妆品测试领域，其能替代传统实验，提供更贴近人体的测试结果；在中药机理研究方面，可在体外精准探究中药的作用器官和作用靶点，解决中药有效性机理不明确的痛点；在再生医学领域，以毛囊为例，目前脱发治疗多采用自体植发，而类器官技术可在体外构建毛囊类器官，若能实现批量培育并移植回人体，将为脱发治疗带来突破性进展。
未来，类器官芯片与人工智能（AI）技术的结合，是重要发展方向。杜坤表示，二者结合可以进一步提升药物的研发效率，比传统动物实验研发模式快数倍，为新药研发注入更强动力。

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