器官芯片在毒性評(píng)估、疾病建模、藥物評(píng)價(jià)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究提供了系統(tǒng)的解決方案。同時(shí)，在個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域，該技術(shù)使用患者自身的細(xì)胞來創(chuàng)建個(gè)性化的器官芯片，可以根據(jù)個(gè)體預(yù)測(cè)藥物的效果。許多制藥、化妝品和消費(fèi)品公司正在測(cè)試他們的器官芯片。例如，歐萊雅、輝瑞、阿斯利康、羅氏和賽諾菲都已開始與器官芯片研發(fā)機(jī)構(gòu)合作。

1、毒性評(píng)估

根據(jù)四大制藥公司的統(tǒng)計(jì)，人體組織的毒性和未知的安全問題是潛在候選藥物失敗的主要原因，占損失的40%。一直以來，毒性評(píng)估的主要目標(biāo)組織包括肝臟、心臟、腎臟、血管系統(tǒng)和大腦。藥物對(duì)這些器官的毒性通常使用高通量、簡(jiǎn)單的細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)來評(píng)估，這種試驗(yàn)可以模擬復(fù)雜的反應(yīng)，但不能復(fù)制對(duì)化合物或動(dòng)物的復(fù)雜系統(tǒng)反應(yīng)，也不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)對(duì)人體的影響。

藥代動(dòng)力學(xué)/藥效學(xué)模型和基于生理學(xué)的藥代動(dòng)力學(xué)模型可用于預(yù)測(cè)體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的吸收、分布、代謝和排泄。然而，這些建模方法依賴于其他模型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、詳細(xì)的解剖和生理信息。動(dòng)物研究對(duì)于研究整個(gè)系統(tǒng)的生物系統(tǒng)和長期影響至關(guān)重要，但由于動(dòng)物和人類在比較生理學(xué)上存在較大差異，因此在研究成果轉(zhuǎn)化過程中容易發(fā)生混淆，特別是在臨床試驗(yàn)中，第一階段藥物“首次進(jìn)入人體”或增加劑量，臨床試驗(yàn)志愿者很容易面臨高風(fēng)險(xiǎn)。

人體器官芯片技術(shù)研究創(chuàng)新基于對(duì)人體復(fù)雜組織器官結(jié)構(gòu)和生理特性的全面了解，在此基礎(chǔ)上為藥物研發(fā)、疾病研究、化學(xué)、毒素和化妝品測(cè)試等領(lǐng)域提供了一個(gè)緊密的體外物理模型，在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

2、疾病建模

除了能夠評(píng)估藥物對(duì)人體的毒性外，如器官芯片還可以在體外對(duì)多種類型的器官特異性疾病狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，包括Barth綜合征、肺水腫和血栓形成、哮喘、慢性阻塞性肺病和炎癥性腸病等，從而對(duì)疾病病理學(xué)，治療干預(yù)的療效和潛在進(jìn)行脫靶距離效應(yīng)的機(jī)制，從而有效降低臨床發(fā)展階段的失敗率。

近年來，研究人員逐漸將多能干細(xì)胞技術(shù)引入器官芯片領(lǐng)域，并成功建立了疾病模型。例如，一個(gè)從患者身上采集干細(xì)胞構(gòu)建功能性心臟組織微陣列的團(tuán)隊(duì)成功地模仿了巴思綜合征，這是一種罕見的、可能是眾所周知的小兒心肌病。該芯片使用“肌肉膜”模型復(fù)制疾病中出現(xiàn)的紊亂的肌節(jié)組織和弱收縮特性，然后使用基因組編輯技術(shù)“糾正”IPSC衍生的心肌細(xì)胞中有缺陷的TAZ基因，識(shí)別疾病背后的線粒體異常。

3、藥物評(píng)價(jià)

藥物的成功銷售同時(shí)需要三個(gè)要素——安全性、有效性和可控質(zhì)量。因此，藥物的作用機(jī)制需要澄清——藥物進(jìn)入人體后如何發(fā)揮作用；藥物的強(qiáng)度或作用；即劑量與療效之間的關(guān)系等逐一進(jìn)行研究。

因此，毒理學(xué)和安全性研究將包括在臨床前篩選、臨床前試驗(yàn)和轉(zhuǎn)化階段，以防止在臨床前階段未表現(xiàn)出不良反應(yīng)的藥物在臨床試驗(yàn)中可能導(dǎo)致肝、心臟或神經(jīng)損傷和藥物相互作用的非預(yù)期毒性。在藥物被批準(zhǔn)用于人體臨床試驗(yàn)之前，權(quán)衡毒性和療效是臨床前階段的一個(gè)重要決策過程。

通過芯片的精密設(shè)計(jì)和對(duì)器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)的控制，器官芯片可以更貼近真實(shí)地反映藥物在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，及其對(duì)器官的影響，克服人體不同物種的動(dòng)物模型存在較大偏差，從而幫助研究人員直觀地感知和評(píng)價(jià)新藥的安全性和療效。

以上就是山東?？藸柹锟萍加邢薰?/a>向您介紹的是器官芯片有哪些應(yīng)用。希望它能對(duì)您有所幫助！