想象一下，如果科學(xué)家在一塊芯片上重塑了一個(gè)你，或是你的一部分，會(huì)有什么樣的效果呢？至少對(duì)于醫(yī)生來(lái)說(shuō)，這是個(gè)不錯(cuò)的創(chuàng)新，因?yàn)樗梢詭椭t(yī)生識(shí)別出快速治愈你的方法，患者也不用再經(jīng)歷痛苦的“試錯(cuò)治療”過(guò)程，而且還可以減輕目前醫(yī)療系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。
生物芯片
現(xiàn)在加州大學(xué)伯克利分校的研究人員正在探索這一領(lǐng)域。他們嘗試在一塊小芯片上面“培育”人類器官組織，如心臟和肺。這些芯片并非我們常見(jiàn)的電腦芯片，而是源自成人皮膚細(xì)胞的微型網(wǎng)絡(luò)，它會(huì)在一個(gè)極小的、類似管道的塑料內(nèi)庭(plastic chamber)上培育，然后膠合到一塊顯微鏡載片上。這項(xiàng)研究的目的，是為了找到一種了解人體組織存活的方法，然后模擬真實(shí)人類器官功能。我們目前的藥物測(cè)試都需要利用動(dòng)物，或是人類志愿者，整個(gè)過(guò)程非常冗長(zhǎng)，如果這項(xiàng)技術(shù)能夠成功，那么就能有更加便宜且高效的方法來(lái)進(jìn)行臨床治療。
不僅如此，傳統(tǒng)的藥物研發(fā)并非針對(duì)個(gè)體，而是采用了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的方法。根據(jù)該項(xiàng)目研究院Anurag Mathur透露，這些芯片有助于開(kāi)發(fā)“定制藥物”，特別是可以針對(duì)指定的病人，測(cè)試出他們真正所需的藥物。
去年五月，《自然醫(yī)學(xué)》雜志披露哈佛大學(xué)和其他研究人員正在開(kāi)發(fā)一款治療巴斯綜合癥的“心臟芯片”。這些研究目前都處于初級(jí)階段，不過(guò)一旦獲得成功，不僅對(duì)于藥物研究的意義非常重大，更重要的是可以降低藥物價(jià)格。如果生物芯片技術(shù)獲得成功，新藥開(kāi)發(fā)的速度和準(zhǔn)度可以提升十倍，而成本則會(huì)減少十倍。
“活的半導(dǎo)體”
“生物芯片”技術(shù)實(shí)際上借鑒了幾十年前半導(dǎo)體行業(yè)的一些技術(shù)，它們制造出了晶體管，構(gòu)建了現(xiàn)代電腦模塊。隨著晶體管體積越來(lái)越小，速度越來(lái)越快，計(jì)算機(jī)也從過(guò)去價(jià)格昂貴的“龐然巨獸”變成了如今實(shí)惠的便攜設(shè)備。許多科學(xué)家認(rèn)為，生物科技也能有相同的機(jī)遇。
研究人員表示一旦生物芯片的藍(lán)圖設(shè)計(jì)好，比如可以模擬人類肺或其他器官，制造芯片的成本其實(shí)并不高。真正的難點(diǎn)，是要確保細(xì)胞自身可以正確的集合在一起，并且像真正的器官那樣在人類身體里發(fā)揮作用。
最終，科學(xué)家相信他們可以在不同的藥物實(shí)驗(yàn)者身上進(jìn)行多種測(cè)試，研究不同器官組織所需的藥物劑量。目前正在開(kāi)發(fā)的有一個(gè)包含心臟和肺器官組織的組合芯片，如果這項(xiàng)工作可以獲得成功，并開(kāi)發(fā)更多器官原型，最終能形成一個(gè)人類身體的簡(jiǎn)單模型。對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，他們以后可以更直觀的探索藥物如何在人體內(nèi)部的獨(dú)立器官內(nèi)發(fā)揮作用，并且如何影響生命系統(tǒng)的。
取代動(dòng)物
當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)也引起了不少專家的質(zhì)疑，因?yàn)楹茈y了解這些芯片在模擬真實(shí)器官結(jié)構(gòu)和功能時(shí)，究竟能“模擬”到何種程度。另外，還有人覺(jué)得模擬的生物芯片器官始終無(wú)法代替真正的器官或器官系統(tǒng)，而且最終是否能導(dǎo)致藥物價(jià)格下降目前都不得而知。
不過(guò)，如果生物芯片技術(shù)成熟了，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)很大的機(jī)遇。除了加速藥物研發(fā)速度，降低藥品價(jià)格之外，它可以在臨床醫(yī)學(xué)試驗(yàn)中取代動(dòng)物進(jìn)行藥物試驗(yàn)。在生物醫(yī)療研究中，我們要面對(duì)巨大的知識(shí)鴻溝，我們無(wú)法知道產(chǎn)生疾病的原因，很多醫(yī)藥研究就像是無(wú)頭蒼蠅。而生物芯片技術(shù)可以改變現(xiàn)狀，至少，理論上是這樣。