用于药物反应研究的人体芯片推动无动物替代试验更上一层楼

据报道，人体芯片系统旨在通过将人体组织与工程化生物MEMS系统相结合来再现人体生理特征，以模拟临床参数。该技术开辟了广泛的可能性，可以更好地预测人体表现，而无需依赖动物试验。

通过成功测试多器官“人体芯片”模型替代通常针对动物的28天试验，以评估药物和化妆品化合物的系统毒性，使得替代动物试验变得离现实更近一步。

发表在《先进功能材料》杂志上的论文显示，包含人类心脏、肝脏、骨骼肌和神经细胞，具有互连模块的微流控装置，能够维持细胞活性并实时记录28天的细胞功能。

中佛罗里达大学（The University of Central Florida, UCF）与佛罗里达州生物技术公司Hesperos取得合作，已经证明其创新型四种器官体外模型系统能够逼真地复制体内人体细胞对持续药物剂量的反应。

Hesperos公司的首席科学家，兼中佛罗里达大学纳米科学技术中心的教授James J. Hickman表示，“该技术可以帮助我们在不久的未来将慢性药物试验从动物模型转移到这些新的体外模型中去。”

这很重要，因为这种方法可以对新化合物的毒性及药效进行急性和慢性暴露研究。

虽然器官芯片模型已经被用于作用机制验证（药效）和急性毒性筛选，但是由于其半衰期短，缺乏器官与器官之间的交流，且难以推断人体器官功能的反应，因此它们不适用于长期研究。

Hesperos公司推出的器官芯片系统模型克服了上述局限，该模型允许微小器官之间相互作用，在真实人体细胞中进行无血清血液替代溶液培养，从而逼真地复制人体对引入其中的任何一种化合物的反应。

它还可以非侵入性地评估神经元和心肌细胞的电活动，以及心脏和骨骼肌收缩的机制。这种对细胞功能的监测在慢性毒性测试中是至关重要的，因为它可以模拟体内功能。

为了达到28天测试的里程碑，Hesperos公司的工程师使用计算流体动力学建模以修改他们现有的多器官模型。他们使它变得更小，并改善其流动特性，以结合更多的功能测量。

Hickman补充道，“我们已经创建了一个有价值的工具，用于模拟已知药物的药代动力学和药效学，且符合ICH（人用药品注册技术要求国际协调会议）指南，未来它还可以用于生成机理模型以预测未知药物的结果，以及其它精准医疗应用领域。”

该工具对化妆品行业特别有价值，欧盟已经禁止该行业使用动物来评估成分毒性，最近在美国的部分地区也已被禁止。