实时3D细胞培养和芯片器官新进展，小白鼠再见？

芯片上的器官可以模拟真正的人体试验，透明的芯片让药物测试变得易于研究者进行观测。当需要测试一种新的药物时，只需要将药物所含的化合物加入到芯片中，即可观察芯片中的细胞（心脏细胞、肝脏新报等）的反应情况。

药物研发是一个漫长，且耗资巨大的过程。在药物研发中，动物试验是必不可少的一个环节。但是由于人体的复杂性，动物试验并不能完全反映人类疾病对药物的反应情况。动物试验与人体真实情况之间的差异可能导致这样一种情况：某种药物通过了动物实验，却无法通过人体实验，因而无法真正投产上市，还造成了严重的成本浪费。利用芯片上的器官进行药物试验，则可以尽可能地模拟人体真实情况，从而降低药物研发的成本与风险。

许多人类疾病是没有动物模型可供测试的，比如“克罗恩病”——也称为“节段性肠炎”，多发于青年女性身上，但至今发病原因不明，也缺乏有效的治疗手段，最大的原因就是无法找到同样患有这种疾病的动物来进行药物测试，而利用“芯片上的肠道”，这个问题迎刃而解。

在疾病研究与药物试验中，传统的方法不可避免地要利用到动物，这招到了动物保护组织的非议。利用芯片上的器官技术则可以避免许多动物保护方面的道德问题。

开发芯片上的器官的代表性机构

1.Wyss研究所

哈佛大学Wyss生物启发工程研究所利用自然设计原则开发仿生材料与设备。Wyss研究所的官网对自己的描述是“创新、合作与技术转化的新模式”，该研究所的主要研究方向有适应性材料技术、仿生机器人、合成生物学、仿生微系统、可编程的纳米材料等。其中仿生微系统即“芯片上的器官”技术。

今年2月， Don Ingber博士因为获得了英国国家动物实验取代、精致、减量研究中心（National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research）颁发的著名的3R奖。3月份，毒理学协会还授予Don Ingber博士“基础科学前沿奖”，理由是他“在理解毒理机制上的开创性贡献与推动作用”。

2. Zyoxel公司

Zyoxel是英国牛津大学Isis科技创新的衍生公司。基于美国麻省理工学院Linda Griffith教授和Steven Tannenbaum教授实验室的研究成果，Zyoxel公司在LiverChip平台上开发具有免疫活性的人类肝脏模型，用于帮助研究免疫接到的药物损伤性肝损伤的病因。Zyoxel公司所研发的技术意在提高临床预科药物检测效果并减少动物实验次数。

此外，在美国国防部先进研究计划署(DARPA) 2630万美元的资助下，Zyoxel公司与MIT的研究员以及其他公司正合作开发芯片上的微型人体线路——也就是芯片上的人体。该项目旨在在一个单一的集成芯片上整合10组微型人体仿生器官，从而提供一个预测新药物和疫苗安全性的多功能平台。

3. 日本东京大学应用生物化学系

2010年11月，日本东京大学应用生物化学系的科学家宣布他们构建了一种芯片，可以同时试验肝脏、肠道以及乳腺癌细胞对抗癌药物的反应。该研究团队表示，这种微型生物检测系统可替代传统的检测方法，具有成本低廉的优势，且可以减少新药研发测试中所需的动物数量。

日本可科学家开发的芯片由一玻璃片，两片聚二甲基硅氧烷（PDMS）构成。在芯片上有利用光刻法蚀刻出的两条微型通道和三个微腔室。肠道细胞、肝脏细胞以及乳腺细胞分别培养于三个微型腔室中，两条微型通道则起着肠道和血管的作用。利用这套系统，科学家进行了抗乳腺癌药物以类雌激素药物（可刺激乳腺癌细胞生长）的试验。

4.美国默沙东制药公司

美国默沙东制药公司的研究人员在实验室使用微芯片模拟设计成一个功能不健全的肺器官，进行一系列药物实验寻求新型哮喘治疗方法。研究人员希望“芯片上的器官”帮助他们更好地理解哮喘疾病的生物特征，鉴别发现疗效最好的药物。如果这项医学实验效果显著，药物研发领域将拥有一个新的工具，能够节省数百万美元。致力于复制多样化人体组织和器官的美国国家推进转化科学中心的专家称，芯片上的肺器官证实这个概念的可行性。

目前为止，这项技术仍在研究之中，药物监管部门尚未准备完全废止动物实验，或者采用当前的方法对临床患者进行药物安全性和有效性测试。而葛兰素史克、阿斯利康等数家药物制造商也在审核这项技术的可行性，期间多个实验室开始芯片模拟肾脏、肝脏和其它器官的功能。