在美國威斯生物啟發工程研究所開發的眾多微工程器官芯片(Organ Chip)模型中，肝芯片引起了許多行業的特別關注，這是因為對複雜生化相互作用的實時分析可以大大增強在藥物、食品和其他消費產品的開發中普遍存在的肝毒性測試。

        作為一家衍生自威斯生物啟發工程研究所的致力於將器官芯片技術商業化的公司，Emulate公司(Emulate Inc.)近期宣布一項新研究表明它的肝髒芯片模型重現了藥物化合物在人類、狗和大鼠肝髒中誘導的物種特異性毒性反應。這些數據表明這種肝芯片能夠潛在地與動物模型一起用於臨床前測試中，以改善對人類的安全性預測，最終目標就是獲得更好的臨床試驗結果和更安全的藥物。相關研究結果近期發表在Science Translational Medicine期刊上，論文標題為“Reproducing human and cross-species drug toxicities using Liver-Chips”。

        論文共同通訊作者、Emulate公司總裁兼首席科學官Geraldine A. Hamilton博士說，“這是通過利用威斯生物啟發工程研究所獨特的轉化模型而努力改善藥物發現和開發過程的重要裏程碑，這種轉化模型讓我們能夠在開發早期從技術和商業角度評估器官芯片的前景。我們很高興看到我們的客戶使用這種肝芯片將會取得的進展，我們非常感謝有機會影響藥物的發現和開發過程，並改變患者的生活。”

        在這項新的研究中，來自阿斯利康公司、Emulate公司、楊森研發公司(Janssen Research & Development, LLC)和威斯生物啟發工程研究所的研究人員設計出一種具有物種特異性的肝細胞的肝芯片，它具有在大鼠、狗和人類的肝髒中發現的多達四種不同的細胞類型，因而近似於肝髒的最小功能單位。他們首先將肝芯片暴露於FIAU，即一種已知會引起人類肝毒性的化合物)中，並觀察到它在狗芯片和大鼠芯片中的毒性不同，但遠低於它在人肝芯片中的毒性，這就重現了在先前的動物研究中觀察到的結果。當測試這種肝芯片對楊森研發公司提供的不同候選藥物分子作出的反應時，他們發現這些候選藥物對人類和動物肝細胞功能的影響有所不同，從而重現了在體內的肝細胞中觀察到的結果。他們還能夠測試不同藥物的作用機製，並獲得傳統的基於細胞的係統或動物模型無法獲得的新見解。

        從實驗台到市場

        進入臨床試驗的大多數藥物都首先在動物體內進行測試，以確保在對人類給藥之前是安全的。針對大鼠和狗的肝毒性測試是臨床前研究中大多數候選藥物的標準流程，但是這些測試的結果不僅可能會彼此間存在衝突，而且還會與隨後在人體中發現的毒性反應存在衝突。人肝毒性是藥物在臨床試驗中失敗的主要原因之一。

        這項針對這種肝芯片的研究展示了這種平台如何有助於確保更快更安全地鑒定安全有效的藥物，並在開發過程的早期就淘汰無效或有毒的藥物。結果就是人們有可能提高順利通過管道進入臨床的新藥的質量和數量，可能更好地指導監管決策，並可能改善患者的治療效果。

        這種肝芯片基於威斯生物啟發工程研究所創始主任Donald Ingber博士的實驗室開發的技術，由透明、柔韌的聚合物組成，其大小與USB驅動器大小相同，並具有平行的內部通道，這些通道內部排列著活細胞。這些通道和細胞類型的空間排列可更準確地重建人體器官在體內的組織微環境，並表現出類似於在人類中發生的生理反應和疾病狀態。

        威斯生物啟發工程研究所開發出各種各樣的器官芯片，包括肺芯片、腸芯片、腦芯片，腎芯片、骨髓芯片和肝芯片，隨後才將商業化工作轉移到Emulate公司。Emulate公司隨後擴大和優化對它準備商業化和繼續開發的器官芯片的研究。

        Emulate公司正在向研究、製藥、生物技術和化妝品行業的科研人員推銷它的器官芯片用作預測性人類相關模型，並計劃將來將它的產品擴展到疾病模型。