第一個(gè)“迷你仿真人類”

近期，科學(xué)家們研制了7 種人體芯片器官，并將它們連接在了一起，組成了世界上第一個(gè)真正意義上的“迷你仿真人類”。這個(gè)“迷你仿真人類”看上去與真實(shí)的人體相去甚遠(yuǎn)，但它的生理功能和生化過程卻與人體基本相同。

制造“芯片器官”

近年來，細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)得到了很大的發(fā)展。那么，能將人體細(xì)胞在體外培養(yǎng)成一個(gè)“仿真人”嗎？

科學(xué)家們想出了一個(gè)絕妙的主意，他們制造了許多“芯片器官”。芯片器官參考了芯片的原理，在一張張芯片大小的玻片上，微雕出許多通道和腔室，與電子芯片不同的是，這些通路中流動(dòng)的不是電子和電流，而是液體。不同的液體在這塊四通八達(dá)甚至還有分層的芯片上流動(dòng)，就像人體中不斷流動(dòng)的血液和淋巴液等體液一樣。

制好芯片后，科學(xué)家們就可以根據(jù)細(xì)胞的特性在上面培養(yǎng)細(xì)胞。比如心肌細(xì)胞多為長方形，緊緊排列成一條條心肌纖維，科學(xué)家們就將它們培養(yǎng)在狗骨頭形狀的腔室中，讓它們充分發(fā)揮收縮舒張、運(yùn)輸血液的作用；又比如圓鼓鼓的脂肪細(xì)胞，它們善于儲(chǔ)存和釋放能量，科學(xué)家就將它們培養(yǎng)在一個(gè)大大的圓柱形腔室中，給它們留出充足的變身空間。像在人體內(nèi)一樣，這些細(xì)胞會(huì)互相“幫助”，心肌細(xì)胞需要脂肪細(xì)胞提供的能量維持運(yùn)動(dòng)，而脂肪細(xì)胞也需要依賴心肌細(xì)胞泵血傳遞的養(yǎng)分和氧氣維持生命，這些物質(zhì)就由通路中流動(dòng)的體液進(jìn)行傳輸。這樣，一個(gè)模擬器官就造好了。

芯片和細(xì)胞組成“迷你仿真人類”

運(yùn)用這個(gè)思路，加拿大多倫多大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)研制出了第一款“芯片器官”——血管。研究人員在芯片上搭建了一個(gè)空心的血管支架，然后在支架外側(cè)培養(yǎng)了一層血管表皮細(xì)胞和一層平滑肌細(xì)胞。表皮細(xì)胞分泌血管收縮因子和血管舒張因子，平滑肌細(xì)胞通過緩慢持久的收縮維持血管張力，兩者共同調(diào)節(jié)血管模型的三維形態(tài)。研究人員在血管模型的兩側(cè)還搭建了導(dǎo)管，用于模擬人體中血管與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換。這個(gè)血管芯片能完美地模擬人體血管的作用過程。

此后，許多科學(xué)家制造了各種“芯片器官”，包括腸道芯片、肺部芯片、心臟芯片、胎盤芯片和人眼芯片等，它們都表現(xiàn)出了與真實(shí)的器官一般無二的功能。

近期，來自美國哈佛大學(xué)和英國牛津大學(xué)的科學(xué)家們研制了7 種人體芯片器官，并將它們連接在了一起，組成了世界上第一個(gè)真正意義上的“迷你仿真人類”。這個(gè)“迷你仿真人類”由一個(gè)個(gè)芯片和細(xì)胞組成，看上去與真實(shí)的人體相去甚遠(yuǎn)，但它的生理功能和生化過程卻與人體基本相同。

造出了“迷你仿真人類”，它有什么作用呢？在各種研究人體功能或藥物療效的實(shí)驗(yàn)中，我們最?？吹降膶?shí)驗(yàn)對(duì)象就是小白鼠，但即使實(shí)驗(yàn)證明藥物或疫苗在小鼠身上有效，還是要招募小部分人再次實(shí)驗(yàn)，才能放心地在人群中推廣。而如果使用“迷你仿真人類”進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，則能使實(shí)驗(yàn)更加簡單高效，也不會(huì)出現(xiàn)倫理上的問題。

未來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，“迷你仿真人類”還可以用個(gè)體的細(xì)胞和血液來搭建，讓它成為某人專屬的試藥員，從各種功能相似的藥物中為每個(gè)人找到最合適的那一種，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療。