器官芯片（organsonchips）有哪些新進展？

　　 器官芯片（organs-on-chips）是當今生物學研究中最熱門的新工具之一。雖然它們聽起來更像計算機組件，而不像人體部件，但科學家已經創建出各種器官的研究模型。《The Scientist》雜志近日介紹了這方面的進展。

　　科學家認為，這些工具最終將取代動物模型，從而推動藥物開發和個性化醫療。哈佛大學Wyss生物工程研究所的創始人Donald Ingber在接受記者采訪時表示；“我認為，大多數人的目標是以一種更有效的方式來取代動物實驗，并開展個性化醫療。”

　　Wyss研究所目前已經開發出15種器官芯片，包括肺、腸和腎。肺芯片（lung-on-a-chip）是最早開發出來的，具有兩個通道：上通道是通氣的，充滿人肺泡上皮細胞；下通道則布滿血管細胞，讓含有白細胞的溶液流過。研究人員還應用真空來模擬呼吸運動。這種芯片有助于尋找新的治療靶點甚至新藥。

　　研究所的最新發明是一種稱為氣道芯片（airway-on-a-chip）的設備，可模擬人支氣管上皮細胞，而不是肺泡細胞。據介紹，Ingber及其團隊已經使用它來模擬慢性阻塞性肺疾病和哮喘。他們還想用它來研究吸煙對支氣管上皮細胞的影響。

　　范德堡大學John Wikswo領導的團隊也開發出一款研究大腦和血腦屏障的芯片。他們重點研究人神經血管單元（NVU）。NVU芯片由一個微小的空腔組成，由多孔膜分成兩個小室，一個代表大腦，另一個代表周圍的脈管（包含神經元、星形膠質細胞等）。這種結構讓人們能夠研究神經元及其他細胞對藥物和炎癥信號的代謝反應。

　　在南加州大學，生物醫學工程教授Megan McCain則開發出心臟芯片，其中真的包含跳動的心臟細胞。她的團隊希望利用這些設備來研究心臟方面的疾病。“我認為它的最大影響將是疾病建模，特別是遺傳性疾病。即使我們有敲除小鼠，我們似乎也捕捉不到人類疾病的方方面面。”

　　賓夕法尼亞大學的生物工程教授Dan Huh及其同事創建出真的能眨眼睛的眼睛芯片。它包含人類角膜和結膜的細胞，大小和形狀有點類似于隱形眼鏡。研究團隊還設計了一個眼瞼，它附著在表面，并不斷眨眼，讓芯片的表面潤滑。這樣，研究人員就能夠更準確地模擬某些慢性眼部疾病，如干眼癥或紅眼病等。

　　一些科學家的研究不僅僅局限于單個器官，他們將不同的器官芯片連接起來，以重建器官系統甚至整個人體。美國西北大學的Teresa Woodruff及其同事組建了五種器官的芯片模型，包括輸卵管、子宮、陰道、卵巢和肝臟，以便模擬女性生殖道。

　　Woodruff表示：“有了這個系統，我們就能夠補充新鮮的營養物質，并排出廢物。這正是身體內所發生的事情。”通過在循環的液體中添加激素，研究團隊能模擬28天的月經周期。她們希望用此芯片來探索生殖方面的生理和疾病，并助力藥物檢測與開發。另外，她們也在著手開發一款男性版本的芯片。

　　麻省理工學院的Linda Griffith教授及其同事則打算開發人體芯片（bodies-on-chips），旨在將十個不同的微器官系統連成一個集成電路。這種更大規模的芯片讓研究人員能了解各器官之間的相互作用。