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器官芯片最新视觉报道_器官芯片是什么(2024年11月全程跟踪)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：热点更新日期：2024-11-28

器官芯片

器官芯片，你听说过吗？另类的“人体器官”，即将到来另类的“人体器官”，即将到来原创付思涵南风窗 2024年09月20日 20:43 广东 ‍‍ 图片图片作者 | 南风窗记者付思涵编辑 | 向治霖图片现在你捏起了一块透明的材料，比硬币大不了多少，质地柔软、有弹性，分布着一蓝一红两条简洁的通道。如果告诉你，这是一种另类的“人体器官”，待接入电机和动力装置，一个微型的“人体器官系统”就开始运转——请不要惊讶，这并非科幻片中的情节。它叫作器官芯片，是围绕人体某一器官的细胞而构成的微生理系统。科学家们借助计算机微芯片的制造方法，将目标器官的细胞注入其中，并通过各类“通道”输入氧气、培养液等，构建出接近于人体内的生长环境，使细胞具有生长活性。这样，在一种工程化的手段下，人的器官被“移”进了一片薄薄的、可供疾病和药理研究的芯片里。听起来似乎离我们很遥远，但通过生物医药的研发和应用链条，器官芯片的革新性或许不久就会为我们所感知。图片动物实验的“替代方案” 当一枚器官芯片出现在眼前，它给人的感觉是，非常简洁。为了便于光学观察，它必须透明且轻盈；为了模拟人体的柔软和弹性，让细胞贴附，它用一种名为聚二甲基硅氧烷（PDMS）的有机硅材料做成。但它可以很复杂。红、蓝两条通道，不过是对氧气和培养液等流体的简要呈现。实际上，它可以构造出更多的通道，以接通声波、电磁等等任何需要给出环境模拟的信号。图片血窦芯片在内部，透明的工程膜组成了器官细胞的微观组织界面。例如，一枚注入肺泡器官细胞的芯片，分为上皮细胞、基底膜、内皮细胞三层，以模拟真实的肺泡结构及其功能。 “相当于把我们的微组织器官直接‘复刻’到芯片上来，再通过电、热、生化等环境的人为控制，实现对器官细胞反应状态的观察和分析。”安徽骆华生物科技有限公司研发部负责人刘亮亮说。骆华生物是一家脱胎于中国科学技术大学技术转化的公司，自2019年起专注于器官芯片的开发与生产。这样的设计，最开始是为了解决药物测试的难题——动物实验的成本实在是太昂贵了。新药研发存在着残酷的“双十定律”：平均花费10年时间、10亿美元，才有可能研发出一款新药，并且，大约只有10%的新药能被批准上市。而药物在进入临床研究前，普遍需要在动物模型上验证有效性和安全性。但是，动物并不是足够好的药物评价工具。一方面，动物的生理系统与人类相去甚远，其药物效果评估不一定准确适用于人体；另一方面，动物实验具有伦理压力。因此，更能准确再现和反映人体真实生理环境和药物反应的生理模型，也就是动物实验的“替代方案”，一直是制药界的追求。图片肝芯片 2010年，哈佛大学唐ⷨ‹𑤼裂𜦕™授等人构建的肺器官芯片成果在《科学》上得到发表，器官芯片由设想落地为现实。到今天，器官芯片已经发展到肝、心脏、肠、肾、血管、肿瘤组织等等类型。这些器官芯片，正在渗透药物研发的关键环节。 “目前，我们正在跟药企合作一个高尿酸血症模型，它针对的是痛风特效药的开发。”骆华生物创始人、董事长苗春光介绍。当前市面上治疗痛风的特效药种类少、副作用大，一个重要原因是，在动物试验阶段，小鼠的生理模型不够精准，鼠类的代谢系统与人体不同。“高尿酸血症的发病机制，无法在动物身上完全重建出来。” 而“复刻”人体器官微环境的器官芯片，能够尽可能“逼真”描述药物吸收、分布、代谢、排泄的人体过程，从而不仅让药物测试更精准，而且研发成本更低。早在2015年，苗春光在中国科学技术大学的科研团队中，开始接触器官芯片技术。他敏锐地嗅到，这项技术会产生巨大的变革。2019年，骆华生物成立，从一支科研团队转向生物科技公司。 “我们可以把器官芯片定义为一个生命科学工具。作为一家BioTech公司，我们用器官芯片来做生命科学工具，希望用这个工具为药企减少成本、降低风险。”苗春光说。图片颠覆性的生命科学潜能作为一对名字相近的前沿技术，器官芯片常被与类器官相提并论，甚至混为一谈。它们的确共享着相似性：都作为“体外器官”，通过对人体生理模型的构建，更好地展开疾病和药理研究。但二者的技术路线实际上截然不同。类器官是生物学路径的产物，利用成体干细胞或多能干细胞进行体外3D培养，形成近似于人体器官的“细胞团”。器官芯片则属于生物工程学领域，其构建透露着“工程化”思维。 “传统做模型的路径是静态的，但我们的生理系统处在不断循环的‘动’的过程中，所以做模型一定要做微环境。”苗春光说。这种环境，指的是在物理、生化、电气、机械、结构等方面的微生理环境，细胞在其中培养，才具有器官或组织功能。工程设计的思路，使得器官芯片更加“可干预”，通过接入各种装置，模拟化学梯度、生物力学，从而精确控制生物化学和细胞环境，实现对细胞的动态培养，以提高仿生度。另一方面，也有利于对细胞活动进行高分辨率、实时成像的观测和分析。这是一项精细的工程。骆华生物研发部负责人刘亮亮介绍，一枚器官芯片的制作，从结构设计到材料制备，往往涉及细胞生物学、生物医学工程、材料学、流体力学、药学等多个学科的知识。和微电子芯片一样，器官芯片也要通过光刻机来制造，只不过精度需求仅在微米尺度。除了用于药物评估，基于相似的原理，器官芯片可以用来做疾病研究（疾病病理机制的发现）、环境毒理检测、化妆品检测、精准医疗等。在更开阔的想象里，器官芯片还可以应用于航天医学和“返老还童”的再生医学。精准医疗或许是一个普通人能够感知到的例子。一位肿瘤患者，服用化疗药物的代价是高昂的，每个人对药物的敏感性不同，用药的种类、剂量难以“一步到位”，只能亲身试用，这个过程会给人带来巨大的痛苦。同时，伴随着至少接近3个月的试用周期。图片肿瘤芯片通过对患者本人的肿瘤组织的复刻，器官芯片能够代替其“试药”，进行肿瘤药物检测，从而筛选出患者适用的药物，“量身打造”治疗方案。同时，大大缩短试药的周期。“一般不到一个月就可以完成测试。”刘亮亮说。这对于“时间就是生命”的癌症患者来说，无疑有着巨大的意义。古装剧里常演的“替身试药”，在今天能够以一种更加精确、无副作用的方式实现了。还不止于此，器官芯片和类器官的应用，能够推动对更多罕见病和人类特异性疾病的研究，这些都是过去难以利用传统生物进行建模，或难以开展大规模临床试验的棘手领域。作为一项“工程化”思维十足的前沿生物科技，器官芯片与AI的融合水到渠成。例如，器官芯片的实时观测生成海量的高内涵图像信息，AI能够对其进行细微的跟踪分析。高通量器官芯片——也就是集成多个单一器官芯片以进行大量的快速筛选，能够配合AI数据分析，精准发现药物靶点。与AI搭档，器官芯片能够实现快速设计、验证、迭代，从而提高研发效率。这也是其诞生于生物学和工程学交叉路口的天然优势。图片撬动格局 2022年，被认为是类器官和器官芯片行业的关键之年。这一年，FDA修订法案不再要求在药物临床试验前进行动物实验，紧跟着，批准了全球首个完全基于器官芯片研究数据的新药进入临床。事实上，美国政府在2011年就看到了器官芯片的巨大机遇，宣布启动人体芯片（Human-on-Chip）计划，由NIH、FDA和国防部牵头，将其上升至国家战略层面。欧盟也在政策和资金支持方面给予器官芯片极大推进，如出台动物禁止用于化妆品测试的政策等。中国器官芯片行业紧随其后。 “这几年，器官芯片的应用场景逐渐明朗，国家也陆续出台了一些支持政策。”苗春光说，他感受到从2022年起，行业的热度持续提升，对器官芯片的市场认知在逐渐扩散，“有了一个比较大的增长”。据梳理，2022年中国类器官与器官芯片行业融资总额接近4亿元。图片肺芯片 2021年以来，类器官前沿技术被列入国家科技部“十四五”重点项目研究计划，CDE首次将类器官技术作为基因及细胞治疗的有效性和安全性验证手段，为器官芯片企业打开了鼓励探索的窗口。 “这些年从设备到细胞材料，再到培养技术，一起飞速向前，国内器官芯片这一块就发展得比较快。”刘亮亮也有相同的感受。他说到一个故事，光刻机的国产化替代，造福了器官芯片行业。前几年，公司从英国购买的一台先进光刻机坏了，因为技术封锁，工程师过不来，半年后才找到人修。而现在国产光刻机的选择很多，价格也更便宜，“不一定要买进口的了”。《类器官与器官芯片行业白皮书》指出，当前国外政策、资金更到位，研究开展更早，类器官与器官芯片整体产业发展进度快于国内。缺乏统一的行业标准和规范，是器官芯片所面临的一大挑战。即使对于同一类的器官芯片，各器官芯片企业的产品形态不一，药企和医院等购买方也就难以比较其质量。另外，目前缺少大规模的临床数据验证，也制约着器官芯片打开市场。《白皮书》分析道，国家相关机构的重视与鼓励支持、类器官与器官芯片本身的技术成熟度、临床验证情况以及商业化等因素，都会直接影响相关标准和规范的制定。图片胆管芯片不过，苗春光对器官芯片的未来充满信心。“器官芯片是生物医药领域的颠覆者，当然这段路还有很长。和美国相比，我认为我们的优势是庞大的市场。中国有庞大的患者群体，可能在应用场景上，我们会跑得比他们快。” 他提到，器官芯片的下一个机遇期有可能是类脑芯片带来的生物计算。骆华生物研发团队中，有来自中国科学技术大学类脑智能国家工程实验室的研究人员，团队目前的重点是通过脑芯片做生物计算机。简单来说，也就是让芯片模拟人脑的功能，进行大量计算。 “当下的人工智能算力平台是‘硬算’，通过大量的能耗来堆砌。但如果使用类脑芯片驱动计算，就可能用很少很少的能源来实现大量的、学习效率更高的计算。” 苗春光介绍，目前团队已完成脑类器官和神经芯片的研发工作，接下来要做的是“捋顺计算逻辑”。 “如果中国能够在器官芯片的国际竞争中领先，就能够制定一个世界级的规则。”苗春光说。生物医药是一场“烧钱”游戏，中国在最近十年随着经济水平的发展跻身其中，但依然面临着欧美大型药企制定的隐形游戏规则。器官芯片或许是一个撬动格局的杠杆。“我们做器官芯片是想把这个规则打破，不需要那些规则，你也可以做出很好的药。” 文中配图来源于网络本文首发于《南风窗》杂志第18期

「腾讯科学WE大会」 [憧憬]鲁班七号向各位小伙伴发出未来邀请！「科学大会」即将登陆「科幻之都」～ [比耶]11月3日，腾讯科学WE大会在成都科幻馆等你！[全力以赴] 时空旅行？器官芯片？每秒都有暗物质在穿过我们的身体？相信科学！速来围观，奔赴WE来！[赢牛奶]

「seu新闻」【在芯片上育“器官”，东大这个专业不一般！】生物医学工程专业，这座连接生命科学与工程技术的桥梁，正为人类健康未来开辟新道路！东南大学顾忠泽教授带领团队致力于“器官芯片”研究，通过干细胞、生物材料、纳米加工等前沿技术交叉集成，在人体外构建的一套器官微生理系统，为药物和医疗器械研发带来革命性变革。在芯片上育“器官”，东大这个专业不一般！来源｜东南大学

首个器官芯片国家标准出台网页链接

仅靠一枚小小的芯片，就能复刻人体的器官功能？11月3日，四川成都科幻馆「2024腾讯科学WE大会」哈佛大学教授英格伯带来世界上第一个成功的人体器官芯片模型——肺芯片。

11月4日「科技新闻联播」中国研制“超级时钟”；无人机备案管理实施；国内首个器官芯片标准发布；腾讯科学WE大会即将召开。人民新科技的微博视频

迪士尼拥抱智能化，器官芯片悄然开花「迪士尼」芯片「迪士尼超话」私董兰的微博视频

11月3日，2024腾讯科学WE大会在成都科幻馆举办，五位世界顶级科学家分享“暗物质”、“器官芯片”等前沿科技。「2024腾讯科学WE大会」重庆卫视的微博视频

「智慧生活超话」「美白抗衰进入芯片时代了」基于对类器官、干细胞及细胞聚合体技术的深入研究和重大突破，@博溪检测于11月20日推出CytoPOC⮥𞮦𕁦Ž移†胞与器官芯片检测技术平台，为产品的创新开发和精准测评提供新的科技支撑，观看直播，了解更多精彩内容！新浪陕西的微博视频

IT之家 11 月 4 日消息，据东南大学苏州医疗器械研究院消息，10 月 26 日，由该院顾忠泽教授团队牵头完成的我国首个器官芯片领域的国家标准 GB / T 44831-2024《皮肤芯片通用技术要求》正式发布。「周雨彤发文」

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