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芯片能夠替代人體器官嗎?科學就是這么神奇

隨著AI技術的發展,“個性化醫療”在近年來頻頻被提起,“個性化”象征的“精準”“高效”“智慧”使其成為改變醫療行業現狀的有效切入點。比如智能導診與患者實現互動,智能監測設備幫助進行醫療服務的追蹤和個性化定制等。那么,個性化醫療只能被AI醫療產品定義嗎?恐怕不然。今天,就想跟大家聊聊另一層意義上的個性化醫療技術——“器官芯片”。

器官芯片 

化整為零,真正的“個性化”醫療

說起個性化醫療,我們腦海中首先想到的就是基因醫療,也就是以個人基因組信息為基礎,結合相關內環境信息,為病人量身設計出最佳治療方案的一種定制醫療模式。

基因檢測和治療固然能為個性化醫療提供基礎,目前也有通過基因檢測發現癌癥、糖尿病,進而采取精準醫療手段延緩病情的案例,但是,從基因醫療的發展進程來看,除少數疾病外,基因與疾病的關聯性難以確定,比如“漸凍癥”(ALS),數據顯示,僅有少部分ALS與基因缺陷相關,而90%的散發性案例發病原因仍是未解之謎。

所以,將人體的整個基因程序列入個性化醫療的參考之列,其實是不太靠譜的。這時,器官芯片的出現給了人們新的參考指標。

“器官芯片”這個概念由來已久,在2016年就被達沃斯論壇列為“十大新興技術”之一。根據中國科學院院刊的說法,器官芯片指的是一種在芯片上構建的器官生理微系統,它以微流控芯片為核心,通過與細胞生物學、生物材料和工程學等多種方法相結合,可以在體外模擬構建包含有多種活體細胞、功能組織界面、生物流體和機械力刺激等復雜因素的組織器官微環境,,反映人體組織器官的主要結構和功能體征。

簡單來說,就是在體外構建一個人體內生物學組織器官的簡化版本,只保留器官功能和人體病理生物學的特征。“器官芯片”于個性化醫療的意義在于,將人體化整為零,把對“人體”精確的診斷改換成對“器官”的精確診斷,提供更有效、更有針對性的治療。

通過利用患者來源干細胞,實現誘導多能干細胞來源器官模型的工程化構建,使個體化的疾病風險預測、藥物藥效評價、毒理評估和預后分析更加準確。目前,也有科學家利用特定病人的干細胞,構建功能性心臟組織,模擬累遺傳性心臟病模型。

除了實現對人類的個性化醫療,器官芯片還有一個明顯的好處,便是藥物測試。這一點,對動物試驗的改變將是革命性的。

一直以來,人們都是通過動物來試藥,暫且不論用動物做藥物測試是否人道。從實驗準確性的角度來講,盡管動物與人類共享的基因比例高達99%,但剩下的1%,仍然會造成極大的變量,從而導致兩個物種之間產生巨大的生理差異。同一種藥物,在動物體內和人體內的反應可能是截然不同的。即便是極小的表達差異,也會隨著藥物研發進程的推進而被不斷放大,最終導致整個項目的失敗。

“器官芯片”因為更接近人體,能夠更加有效地用于藥物測試,10月11日,《科學進展》上就報告了一種在微流控芯片上制作神經元和肌肉組織的3D方法,借助這種芯片,科學家可以替“漸凍人”試新藥。

結論:

個性化醫療發展至今,已經積累了許多的技術成果。隨著技術的不斷發展,我們對“個性化”“精準”也提出了更多的要求,器官芯片之于人類的意義,在于人們可以真正地“對癥下藥”,而不去“損傷”其他的組織器官。隨著人們研究的深入,器官芯片技術必將廣泛應用于生命科學、醫學、藥學等領域的研究中,為個性化醫療帶來更多可能。

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