器官芯片作为近年发展一起的一门新兴技术，曾在被2016年达沃斯论坛列入“十大新兴技术”之一，其并不是利用硅电子芯片展开人体器官仿真的模拟器，而是所含确实人体活体细胞的生物芯片，换句话说，器官芯片不是建构人类整个原始器官，而是建模人体器官中的大于功能单元，构建药物或化学物质在非活体环境中，研究活体环境的交互反应，其在新药测试、干细胞研究、的组织器官发育和毒理学预测等领域具备最重要应用于前景。其中，药物测试是目前器官芯片应用于较为甚广的一个领域，有科学家回应，这一点对动物试验的转变将是颠覆性的。仍然以来，人们都是通过动物来试药，不得已不论用动物做到药物测试否人道。

从实验准确性的角度来讲，尽管动物与人类分享的基因比例高达99％，但只剩的1％，依然不会导致很大的变量，从而造成两个物种之间产生极大的生理差异。同一种药物，在动物体内和人体内的反应有可能是截然不同的。即便是大于的传达差异，也不会随着药物研发进程的前进而被大大缩放，最后造成整个项目的告终。

近日，美国麻省理工学院（MIT）的一个团队在《科学进展》公开发表了一篇研究文章，该文章称之为，他们通过一种在微流触芯片上制作神经和肌肉组织的3D模型的方法，利用这种“芯片器官”，仔细观察到了身体健康神经元与“日渐冷”神经元的难以置信差异，并试验了两款仍在临床测试阶段的新药。今年3月，知名物理学家和宇宙学家史蒂芬·霍金的辞世，让其与之抗争55年的肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS），再度受到世人注目。这种又称“日渐冷症”的疾病，事实上是一种侵害脊髓、脑干、大脑运动神经元的慢性进展性疾病，支配肌肉运动的神经元因为人类尚能不具体的原因渐渐变性、伤害、丧生，肌肉也因此渐渐丧失运动能力，直到丧生。

因为这些功能随着疾病进展渐渐失去，身体如同被渐渐冻住一样，故患者被称作“日渐冷人”，平均值存活时间仅有为3年至5年。ALS十分少见，10万人中约有4人至6人有可能患有这种疾病。其中，绝大部分患者都是成年以后发作，该病病因至今未知，部分病例被指出有可能与遗传及基因缺失有关。

虽然发病率很低，但ALS对病人的生活质量及生命包含相当大威胁，目前也没效果显著的临床用药。但是，科学家们仍然在研究减缓日渐冷症患者病情发展的方法。在大大的研究中，科学家们找到运动神经元和肌肉细胞之间的连接处，即肌肉神经连接器，是仿真“日渐冷症”的关键。

数十年来，科学家们受限于2D模型结构。2016年，MIT机械和生物工程教授罗杰·卡姆（RogerKamm）团队用微流触芯片技术首次作出了鼠类肌肉神经连接器的3D模型。这是一种在微米尺度的芯片中仿真人体环境，构建基本操作单元，自动已完成分析全过程的技术。

他们将神经元和肌肉纤维分置放芯片上邻接的两个于隔年室内。神经元不会渐渐延伸出有经常的神经牙，最后与绕行在两个柔性柱子上的肌肉纤维相连，这些神经元用光遗传技术编辑过，能在光照掌控下性刺激肌肉膨胀。通过观察两个柔性柱子的偏移情况，研究人员就能测量肌肉膨胀的力度。

在此次公开发表的成果中，卡姆团队用人类神经元与肌肉细胞展开替换。这些神经元一部分由身体健康人群的诱导性多能干细胞（iPSCs）分化而来，一部分由散发性ALS患者的诱导性多能干细胞分化而来。

实验结果显示，“日渐冷症”组的神经元生长神经突的速度更快，也无法与肌肉纤维创建强有力的相连。此外，神经元发育和肌肉细胞死亡的数量也更加多，两周之后，ALS运动神经元对肌肉创建起的控制力，仅有身体健康神经元的四分之一。展出“芯片器官”能有效地仿真“日渐冷症”之后，卡姆团队开始探寻这个模型的试药能力。

研究自由选择了两款仍正处于临床测试阶段的新药雷帕霉素（Rapaycin）和伯舒替尼（Bosutinib）。在“芯片器官”上仿真的结果显示，两款药物都能协助肌肉在运动神经元的性刺激下膨胀，并提升神经元的存活率。更加最重要的是，两款药物各自击穿血－脑屏障（毛细血管壁与神经胶质细胞构成的血浆与脑细胞之间的屏障）的能力受限，但同时用药时皆能有效地击穿屏障。

目前，卡姆团队正在与当地的生物技术企业合作，计划搜集1000名“日渐冷人”的诱导性多能干细胞，在“芯片器官”上展开大规模药物试验。

本文来源：JN江南体育-www.ahxccy.com