器官芯片，固然也称为“芯片”，但与半导体硅芯片没有任何关系。器官芯片技能是在现有单层2D细胞作育和3D类器官作育技能底子上发展出来的新式细胞作育技能。其目标是最大限度的模仿特定构造器官的高级功能。器官芯片一词直接翻译自OrganChips或OrganonaChip。别的，在文献中，尚有HumanonaChip、MPS（Microphysiologicalsystems，微生理体系）等近似的名称。而且和经典的3D类器官作育有相似之处。某些文献将器官芯片和类器官也等量齐观。传统的2D细胞作育，细胞缺乏立体布局。经典的、单纯采取悬滴法或基质胶包埋方法举行的3D细胞作育，固然能得到拥有肯定程度立体布局的微构造块，但通常采取的细胞范例单一，缺乏差别范例3D微构造块间的相互串联。且在检测3D细胞对药物的反应，即“输入”和“输出”时，都过于简单，而且对微构造块的反应，缺乏全面的检测。本期我们将盘货近期关于此项技能的最新盼望，以供各人参考：
【1】FDA将不再要求人体临床试验前举行动物实行
2023-01-05报道，2022年12月尾，美国总统拜登签订法案，新药不必要在动物上举行试验也能得到美国FDA的答应。
有一些医药公司对FDA的动物实行要求感到恼火，以为动物实行耗费了大量研究经费，减缓了药物开辟速率，并使得终极进入市场的药物代价变得昂贵得多。比方，2019年，Vanda公司就曾告状FDA，控告其要求在狗身上举行抗恶心药物的额外毒性测试是不公道的，但2020年该公司败诉，法院的来由是当时管理FDA药物评估的法律要求了动物试验。
而如今，这个要求已经不复存在了。美国两名参议员以为动物实行服从低下且不人性，他们发起对相干法律举行修改，2022年9月，美国参议院同意了这一修改，2022年12月，美国总统拜登签订了这一法案。
但这一法案的通过，也带来了一些新的担心，非动物的实行方法无法辨认到药物大概给人类带来的全部风险，比方，我们可以把一种候选药物在肝脏器官芯片或肝脏类器官上举行测试，看到这种药物没有损伤肝脏细胞，但我们无法从中预知该药物是否会让人咳嗽、是否会损伤肠道或大脑等其他器官。
FDA首席科学家NamandjéBumpus表现，FDA支持有科学依据的动物实行更换方法，当更换方法预备停当时，FDA支持跳过动物实行，但必要提供须要的数据证明产物的安全性和有效性，FDA也将继承鼓励研究动物实行更换方法的研究职员向FDA提交他们的工作。
只管云云，如今尚不清楚这一新法律将在多洪流平上改变FDA当前的环境。只管立法答应FDA可以在没有举行动物试验的环境下答应一种药物举行人体临床试验，但它并没有要求FDA必须如许做。更紧张的是，FDA的毒理学家是出了名的守旧派，他们更喜好动物实行，部分缘故起因是这可以在动物安乐死后查抄药物在各个器官中的毒性作用。
【2】XellarBiosystems完成千万美元级天使轮融资，AI+高通量器官芯片打造细胞三维图像的主动化药物发现平台
2022-08-31报道，克日，基于高通量器官芯片与人工智能连合举行药物发现的3D-Wet-AI初创公司XellarBiosystems耀速科技公布超额完成千万美元级的天使轮融资，由君联资源，真格基金与雅亿资源共同投资。据悉，本轮融资将用于耀速科技波士顿中心研发团队的扩充与亚太中心的创建，高通量器官芯片湿实行平台与人工智能三维细胞图像分析平台的搭建。耀速科技2021年底创建于美国波士顿，据相识是环球首家利用器官芯片连合高内涵三维（3D）细胞成像，盘算机视觉（CV）和人工智能（AI）举行药物发现的“3D-Wet-AI”生物科技初创公司。
【3】科学家乐成开辟出能“高仿”患者生理学的“多器官芯片”！
2022-05-05报道，发表在《NatureBiomedicalEngineering》（IF=25.671）上的一项新研究中，来自美国哥伦比亚大学的研究团队通过十年研究，乐成利用工程化的人类心脏、骨骼、肝脏和皮肤构造开辟出一种即插即用的多器官芯片，革命性地改进了癌症和其他疾病的模子。该体系可以高度保真地模仿患者的生理学特性，从而为患者提供个性化药物或疗法的测试结果。这项技能为改进药物开辟开辟了新的途径。
研究通讯作者、哥伦比亚大门生物医学工程系GordanaVunjak-Novakovic传授说："这对我们来说是一个巨大的成绩。我们为此花了十年的时间，举行了几百次的实行，探索了无数巨大的想法，期间创建了很多原型。如今，我们终于开辟出了这个平台，它可以乐成地捕获体内器官相互作用的生物学特性。”在人体内，每个器官都保持着本身的环境，同时通过携带循环细胞和生物活性因子的血液活动与其他器官相互作用。研究职员表现，在保持个体表型的同时，提供构造间通讯不停是一个庞大的挑衅。为此，该团队计划了这个多器官构造芯片。它包罗心脏、骨骼、肝脏和皮肤。这些器官构造具有截然差别的胚胎劈头、布局和功能特性，抗癌药物尤其会对它们产生负面影响。因此，这些器官构造都对疾病建模和药物测试具有紧张意义，
【4】首个由人体构造制成的多器官芯片，可为患者定制，改善癌症等疾病治疗
2022-05-05报道，克日，美国哥伦比亚大学的研究职员在Nature子刊NatureBiomedicalEngineering上发表了题为：Amulti-organchipwithmaturedtissuenicheslinkedbyvascularflow的封面论文。该研究开辟了一种即插即用、只有显微镜载玻片巨细的多器官芯片。该芯片由心脏、骨骼、肝脏和皮肤等工程构造构成，它们通过血管活动与循环免疫细胞相连，从而实现相互依靠的器官功能的再现。更紧张的是，这种多器官芯片可以为患者量身定制，由于疾病的盼望和对治疗的反应因人而异，这种芯片终极将使对每个患者的个性化优化治疗成为大概。
该项目标负责人、哥伦比亚大学传授GordanaVunjak-Novakovic说道：这对我们来说是一个巨大的成绩，我们花了十年时间举行了数百个实行，探索了无数巨大的想法，创建了很多原型，如今我们终于乐成开辟了这个平台！
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从器官芯片的特点出发，我们以为符合以下全部或部分特性时，才华称之为器官芯片：
1.作育了一种或多种范例的细胞。细胞种类多时采取肴杂作育或串联作育；
2.细胞作育完成后通常具有肯定的立体布局，并与特定的体内构造或器官布局雷同；
3.通常能模仿人体构造器官的部分高级功能，而这一高级功能在平凡的2D作育或3D作育中通常无法实现；
4.方便的“输入”和“输出”。“输入”是指对芯片上细胞的处理惩罚，尤其是高通量的加药处理惩罚。“输出”是指对芯片上细胞反应的检测；
5.输出结果处理惩罚、分析息争读。
比方，以肺构造芯片为例，起首在布局上，通常采取气液界面作育以模仿呼吸道上皮构造布局；在检测时，也要思量怎样全面检测呼吸道的功能，比如分泌粘液、纤毛活动、精密毗连屏蔽功能等。同时，对肺构造芯片反应的检测，也会产生大量超出通例的数据，比如纤毛活动怎样量化、粘液分泌功能的检测和量化。因此，器官芯片进一步对实行结果的数据分析提出了更高的要求。
如今以及将来一段时间内，对器官芯片的需求，一方面泉源于底子科学研究范畴，研究差别种类的细胞构造器官的相互作用以开辟更先辈的器官芯片。另一方面泉源于制药范畴。在新药的筛选阶段，用器官芯片举行高通量的化合物或生物药的筛选。或在药品上市前，用器官芯片更换传统的动物实行，用于药品的安全性评价。用人体细胞的器官芯片举行药物的安全性评价，这对于动物掩护和福利、进步药品格量拥有巨大代价。
本陈诉将对此前沿范畴举行先容，重点举行器官芯片全财产链条的技能分析，探究特定器官芯片应到达的参数与标准，分析了如今国表里的市场重要参加者及其产物，并对器官芯片的将来发展方向举行预测和猜测。
目次
一、器官芯片概述
1.器官芯片的研究汗青
2.器官芯片市场规模猜测
二、器官芯片全财产链条的技能分析
1.器官芯片的细胞泉源
2.创建立体、多联、易观察和检测的作育方式
3.微型化作育体系与给药体系
4.检测指标参数的选择与配套检测装备
5.数据分析与AI的利用
三、器官芯片应到达的参数与标准
1.肝构造芯片
2.肺构造芯片
3.心脏构造芯片
4.脑与血脑屏蔽芯片
5.肾脏构造芯片
6.皮肤芯片
7.小肠构造芯片
8.肌肉构造芯片
9.多器官构造连合芯片
四、21家国外器官芯片企业的产物先容
五、器官芯片技能和企业的将来发展方向猜测
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