愛丁堡研究人員開發(fā)一種3D打印“身體芯片”,，皆在終結人體或動物實驗

2023年12月28日，南極熊獲悉,，研究人員開發(fā)了一種革命性的3D打印設備,，有望加快患者獲取新藥的速度，同時也消除了對動物測試的需求,。

△該塑料裝置使用正電子發(fā)射斷層掃描(PET)掃描來生成詳細的3D圖像,，顯示器官內部發(fā)生的情況

每年全球在藥物研發(fā)初期會使用數(shù)千只動物進行測試，然而,，許多經過動物測試的藥物最終并未展現(xiàn)出任何臨床益處,。英國愛丁堡大學的研究團隊設計出了一種突破性的“身體芯片”,，能夠完美模擬藥物在患者體內的流動情況,。這種塑料裝置意味著科學家們可以測試藥物，觀察不同器官的反應,，無需進行活體動物實驗,。

△根據善待動物組織（PETA）2019年的一份報告，僅在美國,，就有多達1億只用于研究的動物在實驗室被故意感染疾病,、燒毀、中毒,，最終被殺害

3D打印用于實驗的“身體芯片”

該設備屬于全球首創(chuàng),。它由3D打印機制造,，包含五個隔室，模擬了人類心臟,、肺部,、腎臟、肝臟和大腦,。這些器官通過模擬人體循環(huán)系統(tǒng)的通道相連,，可以通過這些通道泵送新藥物。

這個塑料裝置利用正電子發(fā)射斷層掃描（PET）生成詳細的3D圖像,，展現(xiàn)微小器官內部的情況,。該設備的發(fā)明者Liam Carr表示：“PET圖像使我們能夠確保正在測試的新藥物能夠均勻地流動�,！� PET掃描涉及向芯片注入微量放射性化合物,，將信號傳輸?shù)綐O其靈敏的相機，使科學家們能夠更好地評估新藥的效果,。

△Adriana Tavares博士和Liam Carr手持“身體芯片”,，后面是PET掃描結果圖像

Carr指出：“這個設備是專門為測量藥物分布而設計的，具備均勻流動的特性,，并且器官隔室足夠大,，可以對藥物吸收進行采樣以進行數(shù)學建模。從本質上講,，這讓我們能夠觀察新藥物在體內的分布位置以及停留的時間,，無需使用人類或動物進行測試�,！�

他補充道：“由于其靈活性,，這個設備可以適應多種細胞模型，用于研究不同的科學問題,，但潛在應用受到可用細胞模型和我們對科學問題的認識水平的制約,。例如，我們可以在設備中建立脂肪肝疾病模型,，并用它來觀察受影響的肝臟如何影響其他器官,，如心臟、大腦,、腎臟等,。甚至可以結合多個受影響的細胞模型，了解它們如何相互影響,�,！�
她強調：“這個平臺可以成為研究各種人類疾病的寶貴工具，如癌癥,、心血管疾病,、神經退行性疾病和免疫疾病,。”

愛丁堡心血管科學中心（CVS）的Adriana Tavares博士表示,，將五個器官連接在一起的這個設備,，將幫助科學家有效地研究一種新藥對患者整體身體的影響。她表示：“這在醫(yī)學研究中是一個非常重要的領域,，因為我們不斷地了解到傳統(tǒng)上認為只影響某個器官或系統(tǒng)的疾病,，實際上會對其它較遠的器官或不同的相互關聯(lián)系統(tǒng)，產生不同的影響,�,！�

△Liam Carr和她的主管Adriana Tavares正在使用3D打印“身體芯片”設備

3D打印實驗裝置的潛在好處

她進一步補充道：“該設備展現(xiàn)了巨大的潛力，可以減少全球用于測試藥物和其它化合物的大量動物,，特別是在早期階段,，只有2%的化合物能夠通過發(fā)現(xiàn)通道�,！�

除了簡單地消除早期藥物開發(fā)中對動物的需求外,，還存在其他好處。Tavares表示：“通過使用比動物模型更能代表人類生物學的模型,，這種非動物方法可以顯著降低藥物發(fā)現(xiàn)的成本,，加速藥物進入臨床階段，并提高我們對人類疾病系統(tǒng)影響的理解,�,！�

身體芯片裝置是通過國家研究用動物替代、改良和減少中心（NC3Rs）和聯(lián)合利華共同資助的博士生獎學金開發(fā)的,。

愛丁堡大學商業(yè)化部門愛丁堡創(chuàng)新中心的Susan Bodie博士表示：“我們很高興能夠支持Liam和CVS團隊開發(fā)這種身體芯片,，期待看到這一技術所產生的影響。這一新穎設備有助于未來新化合物和藥物的測試和開發(fā),�,！�