新型多器官芯片可能改变药物开发方法

菲利普莫里斯国际公司(PMI)的研究人员在一种新型多器官芯片(MOC)体外模型中成功连接了来自肺和肝脏的人体组织，用于毒性测试。肺-肝MOC有可能减少空气中毒素毒理学评估中动物试验的必要性，促进发现疾病的重要机制，并进一步开发更安全、更有效的治疗方法。肺肝MOC的细节已在最近于美国华盛顿州西雅图举行的世界生命科学替代品和动物使用大会上公布。¹

人体组织在二维模型中的生长现在经常被更准确地代表人体生物学的三维模型所取代。微工程技术现在还可以将小型设备整合到3D模型中，以重现特定器官的复杂微环境。这些通常被称为芯片上的器官(ooc)。然而，OoCs只能代表一个器官，因此不能用于研究人体中观察到的许多器官间的相互作用。²肺肝MOC旨在通过创建肺和肝脏组合的精确模型来解决这一问题。

“将相关的肝组织添加到肺的体外模型中，对于空气中化合物的彻底毒理学评估至关重要，”PMI系统毒理学博士后David Bovard博士说。“虽然这些化合物通过肺部被吸收，但其中一些化合物的真正毒性只有在肝脏代谢后才能体现出来。有效地结合肺和肝组织是非常具有挑战性的，我们很高兴达到了这一重要的里程碑。我们现在可以开始设想一种体外毒性测试策略，可以准确地代表人体的复杂性和器官之间的相互作用，而不需要动物测试。”

肺-肝MOC已被证明能使肺和肝组织处于稳定状态至少四周。为了评估模型中使用的肝组织是否会准确地代谢，测量了已知对药物代谢至关重要的关键酶的活性。此外，研究人员还测量了肝脏组织暴露于尼古丁和尼古丁衍生的亚硝胺酮(NNK)后代谢物的形成，NNK是烟草烟雾中的主要致癌成分之一。检测了吸烟者体内常见的主要尼古丁和NNK代谢物，证实了肝组织的代谢能力。

moc不仅有可能减少对动物试验的需求，还可能提供更准确、详细和及时的数据。通过使用人体组织，moc避免了将在一个物种中观察到的结果转化为另一个物种所面临的挑战。它们还可以通过提供对剂量反应的更好理解、能够检测耐药性和突出潜在的副作用，为药物开发开辟新的途径。结合将体外数据转化为体内预测的计算建模，moc还将有助于降低新药的临床失败率。据估计，仅抗癌药物的临床失败率就在8亿至14亿美元之间。^3.

肺肝MOC只是PMI正在开发的一项新的器官芯片技术。在世界生命科学替代品和动物使用大会上，还展示了一种创新的3D芯片血管构建技术的细节。⁴与MIMETAS合作开发，⁵3D血管芯片使用微流控培养设备来创建一个栩栩如生的血管模型。研究人员已经成功地使用这个模型来测量免疫细胞附着在血管壁上的情况，这是早发性动脉粥样硬化的一个特征。与肺-肝MOC一样，3D芯片上血管描画的目的是改善对人类中毒和治疗药物影响的预测，同时减少实验动物的使用。

本文已从所提供的材料重新发表PMI科学．注:材料的长度和内容可能经过编辑。如需进一步信息，请联系所引用的来源。

参考文献

1.肺/肝器官芯片模型的建立和表征。第十届世界生命科学替代品和动物使用大会，2017年8月20日至24日，美国华盛顿州西雅图。

2.Bovard, D.等。芯片上的器官:毒理学评估和临床前药物开发的新范式。毒理学研究与应用:http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/2397847317726351(最后访问时间:2017年8月29日)

3.临床试验失败的高昂代价:是时候重新思考这种模式了。临床负责人:https://www.clinicalleader.com/doc/the-high-price-of-failed-clinical-trials-time-to-rethink-the-model-0001(最后访问时间:2017年8月29日)。

4.三维芯片血管:灌注人冠状动脉内皮微血管模型，用于研究流动下单核细胞与内皮细胞的粘附。第十届世界生命科学替代品和动物使用大会，2017年8月20日至24日，美国华盛顿州西雅图。

5.MIMETAS，莱顿，NL: www.mimetas.com。