轮状病毒传染会致使幼儿严峻腹泻、吐逆、脱水以至灭亡。于一些国度，高达98%的接种轮状病毒疫苗的儿童会得到终身免疫力。但于另外一些国度，只要约莫三分之一接种疫苗的儿童会孕育发生免疫力。这一惊人的误差，是因为研发时样本代表性有余酿成的。

美国弗吉尼亚年夜学医学院儿科胃肠病学家肖恩 摩尔但愿“器官芯片”能帮忙他解决这个出格棘手的问题。

器官芯片看起来很是平凡：一片矩形的柔性聚合物压片，巨细与U盘差未几。现实上，它们是生物项目的杰作——布局繁杂，充满微小的通道，内衬活体人体构造。它们能跟着液体以及空气的流动而扩张以及紧缩，能模拟呼吸、血流以及爬动等要害器官功效。

这些器官芯片已经被用在研究疾病、发明以及测试新药和摸索个性化医治要领。跟着器官芯片不停革新，其可能会给医学界带来翻天覆地的转变。

植物模子存于缺陷

“打造药物时，你需要做3件事。”波士顿生物技能公司Emulate的药理学家兼首席科学官洛娜 尤尔特说，“你需要证实它是保险的。你需要证实它是有用的。你需要有威力打造它。”

为此，肖恩 摩尔始终用小鼠举行年夜量试验，但植物试验于确定人类医治要领方面体现欠安：经由过程植物试验开发的药物中，约有95%于人体上掉败。研究职员至少从1962年最先就记载了这一转化上的差距。

“所有制药公司都知道，植物模子实在很糟糕糕。”哈佛年夜学韦斯生物开导项目研究所首创人唐 英格伯如许说。

直到近来，人们终究有了其他选择——器官芯片，其正于提供一种真正可行的替换方案。

实在，器官芯片这一律念呈现已经有30年。有很多团队曾经致力在器官芯片的研究，人们遍及以为，该范畴的前驱是康奈尔年夜学化学项目名望传授迈克尔 舒勒。

20世纪80年月，舒勒假想了一种“芯片上的植物”，即一个嫁接了各类人类细胞的细胞造就基，可用在测试药物。他想将差别的器官细胞放于统一个芯片上，彼此毗连，如许就能模仿器官之间的化学交流和药物于体内的挪动体式格局。

这个活细胞造就体系的假想，于其时堪称弥补了空缺。

医治人类疾病需要更正确数据

于这一根蒂根基上，麻省理工学院生物项目学首创传授琳达 格里菲斯，于20世纪90年月末设计了一种“肝脏芯片”的初期版本：一块扁平的硅芯片，只要几百微米高，内皮细胞、氧气以及液体经由过程泵、硅胶管以及带有微孔的聚合物膜流入以及流出。她将肝细胞放入芯片，这些细胞自行摆列成三维构造。这不是肝脏，但它能模仿一般人体肝脏的部门功效。

格里菲斯能感同身受器官芯片的主要性。她本人患有子宫内膜异位症，这类炎症性疾病致使子宫内膜细胞于整个腹部生长。几十年来，她始终忍耐着恶心、痛苦悲伤、掉血以及重复手术的熬煎。作为一位科学家，格里菲斯大白，影响女性的慢性病每每研究有余、资金缺少、医治不妥。她也意想到，数十年的植物试验，并无为像她如许的女性带来任何糊口改良。她以为，老鼠没法真正复制人类症状，医学界更需要人类细胞的正确数据。

2009年先后，唐 英格伯试验室创举了第一个功效齐备的器官芯片。它是一个“芯片上的肺”，由柔性硅胶制成，内衬有人类肺细胞以及毛细血管细胞，能像人肺中的肺泡同样“呼吸”。几年后，英格伯创建了Emulate公司，这是最早打造微心理体系的生物技能公司之一。

器官芯片或者完全转变医药研发

今朝，全世界已经有60多家公司贸易化出产器官芯片，重要针对于五年夜器官：肝脏、肾脏、肺、肠以及脑。

这些芯片每一一种都展示了相干器官的一些特定功效。例如备受存眷的心脏芯片，其包罗像心肌同样跳动的心脏细胞，使研究职员可以或许模仿心肌病等疾病。

2011年，美国国立卫生研究院建立了国度转化科学促成中央，并最先投资器官芯片以及其他体外技能。国防部高级研究规划局以及美国食物及药物治理局（FDA）等其他机构也纷纷效仿。例如，美国国立卫生研究院近来资助美国国度航空航天局科学家将“心脏芯片”送入太空。于低重力情况下待6个月可以使血汗管体系朽迈10岁，这项试验可以让研究职员可于不危险植物某人类的环境下研究朽迈的影响。

舒勒以为，器官芯片将完全转变稀有病研究范畴。相称在“将药物送到患者手中，而这于今朝的制药模式中是没法开发的”。

舒勒的生物技能公司使用器官芯片测试了一种医治重症肌有力的潜于药物。2022年，FDA按照这些数据核准了该药物举行临床实验，这是迄今为止进入该阶段的6种药物之一。

芯片技能虽然进步前辈，但也存于一些错误谬误。譬如用户敌对性方面还不尽如人意，又譬如成本以及采购也多是一个应战。但从好的方面来看，器官芯片可帮忙解决医学界一些根深蒂固的康健不服等问题，譬如本文开篇中摩尔面对的疫苗研发样本不平衡难题。科学家也能创立更周全的医疗体系。同时，这些芯片还将削减试验室对于植物的需求，并改良年夜量人类疾病相干试验成果。

终极，这些器官芯片可能真正转变世界各地的试验室。