動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與生物學(xué)中占據(jù)了極其重要的地位，但經(jīng)費(fèi)以及倫理方面的爭(zhēng)議也使其成為很多制藥公司和研究人員心中“無(wú)法言說(shuō)的痛”。不過(guò)，辦法總比困 難多，科學(xué)家們研制出了多種“器官芯片”，希望借用這些微芯片來(lái)復(fù)制人體器官的功能，使醫(yī)學(xué)和藥物實(shí)驗(yàn)變得更為簡(jiǎn)便，也避免動(dòng)物實(shí)驗(yàn)引發(fā)的爭(zhēng)議。
隨著技術(shù)的發(fā)展，“器官芯片”的作用和重要性日益彰顯，獲得了越來(lái)越多制藥公司和科學(xué)家的青睞，但也有人擔(dān)心，“器官芯片”是否“盛名之下，其實(shí)難副”，是否會(huì)重蹈很多曾經(jīng)被寄予厚望但最終卻難當(dāng)重任的技術(shù)的覆轍，銷(xiāo)聲匿跡于技術(shù)史的故紙堆中。
“器官芯片” 鋒芒初露
“器官芯片”并不是那種利用硅電子芯片進(jìn)行人體器官模擬的模擬器，而是含有真正人體活體細(xì)胞的生物芯片。到目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)研制出了“肺芯片”、“心臟芯片”以及“腸芯片”等。
據(jù)英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，現(xiàn)在很多研究人員都開(kāi)始將這項(xiàng)“小荷才露尖尖角”的技術(shù)作為替代動(dòng)物模型的一種方法；大型制藥公司更是搶先一步，開(kāi)始在藥物研發(fā)中使用這些系統(tǒng)。
荷蘭生物技術(shù)公司Mimetas的聯(lián)合創(chuàng)辦人保羅·伍爾特接受《自然》雜志網(wǎng)站采訪時(shí)表示，該公司目前正同三家大型制藥公司合作，測(cè)試自己研制的“芯片腎臟”。
美國(guó)強(qiáng)生公司則在上個(gè)月宣布，將使用生物技術(shù)公司Emulate研制的芯片血栓塞模型對(duì)目前正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的藥物和已經(jīng)獲得批準(zhǔn)的藥物進(jìn)行測(cè)試，以厘清這些藥物是否會(huì)導(dǎo)致血栓。強(qiáng)生公司發(fā)現(xiàn)科學(xué)全球負(fù)責(zé)人達(dá)西晏特·達(dá)納克說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展真可謂一日千里，快得讓我們吃驚。”
主要用于藥物測(cè)試
“器官芯片”的支持者們表示，與在試管中培育出的平面細(xì)胞層相比，“器官芯片”是更為實(shí)用的人體模型，而且在新藥研發(fā)和測(cè)試方面發(fā)揮的作用也更大。
盡管有公司正在研制此類(lèi)“器官芯片”從而模擬患病的器官，但大多數(shù)公司所做的還是進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試目前的藥物在芯片內(nèi)的表現(xiàn)與在健康的人體組織上的表現(xiàn)是否一樣。美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)的生物工程師詹姆斯·希克曼表示，任何新藥都必須在健康的人體身上進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證其安全性，使用試管器官或許有望消除或縮短這一過(guò)程。
全球性生物制藥企業(yè)阿斯利康的藥物安全科學(xué)家馬修·瓦格納則認(rèn)為，這種芯片有望幫助公司確定藥物安全有效的劑量。如果監(jiān)管部門(mén)接受這樣的數(shù)據(jù)，這一方法最終能讓公司跳過(guò)直接在病人身上測(cè)試劑量的臨床測(cè)試部分。
其他研究人員則希望使用“器官芯片”消除動(dòng)物模型和人體之間的差異。瑞士羅氏制藥公司試管安全研究部門(mén)負(fù)責(zé)人阿德里安·羅斯說(shuō)，這樣的比較非常有用，羅氏公司的實(shí)驗(yàn)性藥物就被發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)鼠出現(xiàn)肝臟腫瘤。羅氏使用人和老鼠肝臟的試管模型獲得的數(shù)據(jù)表明，導(dǎo)致肝臟腫瘤的機(jī)制在老鼠身上是獨(dú)一無(wú)二的，如此一來(lái)，我們就必須在人體身上進(jìn)行相應(yīng)的研究。
同時(shí)，在醫(yī)學(xué)界也經(jīng)常遇到這樣一種情況：某種藥物通過(guò)了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，卻無(wú)法通過(guò)人體實(shí)驗(yàn)，因而無(wú)法真正投產(chǎn)上市，還造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)。如果藥物研發(fā)機(jī)構(gòu)直接使用“器官芯片”進(jìn)行測(cè)試就可以省去動(dòng)物實(shí)驗(yàn)步驟，不僅可以節(jié)省大量時(shí)間和金錢(qián)，還可以避免許多動(dòng)物保護(hù)方面的道德問(wèn)題。
未來(lái)如何 拭目以待
但也有人很擔(dān)心，人們對(duì)“器官芯片”抱的期望太大了。羅斯說(shuō)，如果它最終被證明無(wú)法達(dá)到人們過(guò)高的期望，制藥公司就會(huì)摒棄這一技術(shù)，重蹈很多曾經(jīng)“煊赫一時(shí)”但最終銷(xiāo)聲匿跡的技術(shù)的覆轍。羅斯強(qiáng)調(diào)：“作為一家制藥公司，你必須要非常務(wù)實(shí)，不要幻想這種‘器官芯片’能一下子取代所有的動(dòng)物模型。”
還有其他原因讓人猶豫不決。在波士頓舉辦的大會(huì)上，盡管很多發(fā)言人通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示他們研制出的“器官芯片”對(duì)藥物的反應(yīng)與人體器官一樣，證明了它們的功能。但也有人提出，“器官芯片”的使用可能會(huì)受到較大的限制。從目前看來(lái)，“器官芯片”只能植入單一類(lèi)型的器官細(xì)胞，而人們利用動(dòng)物進(jìn)行藥物測(cè)試的一大原因是可以觀察到藥物對(duì)整個(gè)生命系統(tǒng)的作用，各種器官之間的相互作用是其中非常重要的因素，而“器官芯片”能不能進(jìn)行組合實(shí)驗(yàn)仍是個(gè)未知數(shù)。所以，這種新型實(shí)驗(yàn)芯片未來(lái)能否真正取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，還有待時(shí)間驗(yàn)證。
即使在測(cè)試藥物方面，這種“器官芯片”可能也會(huì)遇到攔路虎。比如，當(dāng)將多款“器官芯片”組合在一起時(shí)，也很難測(cè)試一種已知藥物可能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。
不過(guò)，很多制藥公司表示，這種“器官芯片”現(xiàn)在非常先進(jìn)，值得投資并進(jìn)一步優(yōu)化。政府監(jiān)管部門(mén)也對(duì)此感興趣。美國(guó)國(guó)立轉(zhuǎn)化科學(xué)促進(jìn)中心（NCATS）將于今年秋天召集會(huì)議，討論“器官芯片”的用法。