愛(ài)丁堡大學(xué)科學(xué)家3D打印仿生芯片,，用于替代動(dòng)物活體測(cè)試

2023年12月30日，南極熊獲悉,，據(jù)《衛(wèi)報(bào)》報(bào)道,，來(lái)自愛(ài)丁堡大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了一種開創(chuàng)性的 3D 打印設(shè)備，可以加快新藥研發(fā)的速度,，并消除動(dòng)物測(cè)試的需要,。這種“體外芯片”完美地模擬了藥物在患者體內(nèi)的流動(dòng)方式，而塑料設(shè)備意味著科學(xué)家們可以在不需要活體動(dòng)物測(cè)試的情況下測(cè)試藥物,，觀察不同器官的反應(yīng)。

△這個(gè)塑料設(shè)備使用正電子發(fā)射斷層掃描（PET掃描）來(lái)產(chǎn)生精準(zhǔn)的三維圖像,，顯示器官內(nèi)部的情況,。圖片來(lái)源：MurdoMacLeod/The Guardian。

這種塑料體外芯片裝置是世界上同類裝置中的第一個(gè),。該芯片使用 3D 打印機(jī)制造,，具有五個(gè)隔室，復(fù)制了人類的心臟,、肺,、腎、肝臟和大腦,，并通過(guò)模仿人體循環(huán)系統(tǒng)的通道連接起來(lái),，通過(guò)這些通道可以泵送新藥物。它使用正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 掃描生成詳細(xì)的 3D 圖像,，顯示微小器官內(nèi)部的情況,。該設(shè)備的發(fā)明者利亞姆·卡爾 (Liam Carr) 表示：“PET圖像使我們能夠確保正在測(cè)試的新藥物均勻流動(dòng)�,！�

PET 掃描涉及將微量放射性化合物注入芯片中,，將信號(hào)傳輸?shù)綐O其靈敏的相機(jī)，使科學(xué)家能夠更好地評(píng)估新藥的效果。

卡爾說(shuō)：“該設(shè)備是第一個(gè)專門為測(cè)量藥物分布而設(shè)計(jì)的設(shè)備,，其流量均勻,，并配有足夠大的器官隔室，可以對(duì)藥物吸收進(jìn)行采樣以進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,。從本質(zhì)上講,，讓我們能夠看到新藥物進(jìn)入體內(nèi)的位置以及它在那里停留的時(shí)間，而無(wú)需使用人類或動(dòng)物來(lái)測(cè)試它,。該平臺(tái)完全靈活,，可以成為研究各種人類疾病的寶貴工具，例如癌癥,、心血管疾病,、神經(jīng)退行性疾病和免疫疾病。由于這種靈活性,，其用途僅受這些細(xì)胞模型的可用性以及我們能想到的科學(xué)問(wèn)題的限制,。例如，我們可以在設(shè)備中建立一個(gè)脂肪肝疾病模型,，并用它來(lái)了解患病的肝臟如何影響其他器官,，如心臟、大腦,、腎臟等,，甚至可以結(jié)合多個(gè)患病的細(xì)胞模型來(lái)了解疾病如何影響健康。會(huì)互相干擾,�,！�

△利亞姆·卡爾 (Liam Carr) 和他的主管阿德里亞娜·塔瓦雷斯 (Adriana Tavares) 正在使用“體外芯片”設(shè)備。攝影：默多·麥克勞德/衛(wèi)報(bào)

卡爾的導(dǎo)師,、愛(ài)丁堡心血管科學(xué)中心 (CVS) 的阿德里安娜·塔瓦雷斯 (Adriana Tavares) 博士表示,，在一個(gè)設(shè)備上將五個(gè)器官連接在一起將有助于科學(xué)家有效地研究一種新藥如何影響患者的整個(gè)身體。

塔瓦雷斯說(shuō)道：“這是醫(yī)學(xué)研究中一個(gè)非常重要的領(lǐng)域,，因?yàn)槲覀儾粩嗔私獾�,，傳統(tǒng)上被認(rèn)為僅限于某個(gè)器官或系統(tǒng)的疾病可能會(huì)對(duì)其他遠(yuǎn)離的器官或不同的相互連接系統(tǒng)產(chǎn)生多種影響。像身體芯片平臺(tái)這樣的設(shè)備對(duì)于揭示局部疾病的全身影響機(jī)制以及調(diào)查藥物的非靶效應(yīng)至關(guān)重要,，這些效應(yīng)可能具有治療上的用處,，也可能有害。這種設(shè)備顯示出減少全球用于測(cè)試藥物和其他化合物的大量動(dòng)物的巨大潛力,，特別是在早期階段,，僅有2%的化合物能夠通過(guò)觀測(cè)管路�,！�

Tavares表示,，除了在早期藥物開發(fā)中消除使用動(dòng)物的需要之外，還有其他好處。他說(shuō)：“這種非動(dòng)物方法可以顯著降低藥物發(fā)現(xiàn)的成本,，加速藥物進(jìn)入臨床應(yīng)用,，并通過(guò)使用更符合人類生物學(xué)特征的模型，改善我們對(duì)人類疾病的系統(tǒng)效應(yīng)的理解,�,！�

這款體外芯片設(shè)備是通過(guò)國(guó)家替代、改進(jìn)和減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心（NC3Rs）和聯(lián)合利華共同資助的博士生獎(jiǎng)學(xué)金項(xiàng)目開發(fā)的,。

愛(ài)丁堡大學(xué)商業(yè)化部門愛(ài)丁堡創(chuàng)新中心的 Susan Bodie 博士說(shuō)道：“我們很高興能夠支持利亞姆和CVS團(tuán)隊(duì)開發(fā)這個(gè)體外芯片,，并期待看到這種新型設(shè)備對(duì)未來(lái)新化合物和藥物的測(cè)試和研發(fā)產(chǎn)生的影響�,！�