麻省理工學(xué)院的研究者最近提供了一套方案。他們開發(fā)出了一個(gè)“芯片人體”(body on a chip)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)上,研究者可以使用數(shù)百萬(wàn)個(gè)活體細(xì)胞,模擬多達(dá)十個(gè)互聯(lián)的人工器官。
此前也有人制成過(guò)“芯片器官”(organ on a chip)系統(tǒng)(或者叫microphysiological system,即“微生理系統(tǒng)”),但它們的局限性在于,系統(tǒng)中的器官是孤立存在的。但是在人體中,各個(gè)器官是連接在一起的,而不是孤立存在。對(duì)于整個(gè)人體來(lái)說(shuō),器官只是這一復(fù)雜系統(tǒng)中的一部分。
設(shè)想,當(dāng)研究人員只在單個(gè)器官上檢測(cè)一種藥物時(shí),該藥物對(duì)其他器官(比如腎臟)產(chǎn)生的影響,我們從何得知?或者,藥物的副作用干擾了藥效作用過(guò)程的一兩個(gè)器官,那又會(huì)產(chǎn)生什么樣的效果?在此情況下,我們可能還是要選擇小白鼠,至少小白鼠是完整的生物個(gè)體。
相比之下,麻省理工研發(fā)的“芯片人體”則是更加復(fù)雜的平臺(tái)。研究人員可以將10個(gè)器官組織放在不同的區(qū)域里,并將它們互相連接,實(shí)時(shí)觀察它們之間物質(zhì)和藥物的流動(dòng)情況。
道理聽起來(lái)很簡(jiǎn)單。不過(guò)在該系統(tǒng)的論文中,研究人員談到,一個(gè)模擬的人體系統(tǒng)要將十個(gè)人工器官連接起來(lái),并保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)周之久,是相當(dāng)困難的。因此,該系統(tǒng)的成功可以說(shuō)是極大的飛躍。
在上述論文中,研究人員測(cè)試了許多常見(jiàn)的器官:肺、腸、腦、肝臟、心臟、胰腺、腎臟、皮膚和骨骼肌等。在操作中,研究人員只要注入藥物,就可以觀察藥物在各個(gè)器官之間傳遞的過(guò)程,就如它們?cè)谌梭w中轉(zhuǎn)移的方式一樣。
“我們這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于,我們可以擴(kuò)展或者縮減它的規(guī)模,以適應(yīng)不同的人體環(huán)境。”該論文的主要作者Linda Griffith說(shuō),“我認(rèn)為,這個(gè)研究領(lǐng)域?qū)⒔?jīng)歷一個(gè)轉(zhuǎn)型,我們開始從多個(gè)器官獲取信息。我們的系統(tǒng)還在成本上極具競(jìng)爭(zhēng)力,因?yàn)樗麜?huì)給你帶來(lái)極具價(jià)值的信息。”