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肝脏芯片登场!器官芯片能否取代动物进行毒性测试?
作者:Sara Reardon 来源: Nature自然科研 2017-05-23

研究人员的目标是让这种人造器官能与动物模型相提并论,并最终取代动物试验。

 

美国食品药品监督管理局(FDA)已经开始测试一种肝脏芯片。这是一种模拟人类器官生物功能的迷你模型,FDA将测试它是否可以有效地为人体对食物以及食源性疾病的反应建模。这些实验能帮助FDA决定,医药公司在为可能具有毒性的新化合物(如食品添加剂)提出批准申请时,是否可以用芯片数据替代动物试验数据。监管机构尝试用器官芯片替代动物试验,这在全球范围内是首次。

 

美国食品药品监督管理局(FDA)目前正在测试的肝脏芯片。

Emulate

 

4月11日,FDA食品安全部门的毒理学高级顾问Suzanne Fitzpatrick在一则博客上公布了FDA的这一动向。虽然这类芯片是被设计用于测试药物的,但Fitzpatrick所在的部门也想用它们来试一试单个器官对膳食补充剂和化妆品等产品的反应。他们还能用器官芯片来测试食源性病原体影响特定器官的具体过程。FDA的食品安全科学家们将首先评估人类肝脏芯片,接着会测试肾脏、肺和肠道模型。

 

这些芯片由位于美国麻省波斯顿市的生物技术公司Emulate制造。这种迷你器官里包含多种人类肝脏细胞,它们长在支架上。类似血液的液体被源源不断地泵入这个系统,为细胞输送营养物质并带走代谢废物。Emulate的首席执行官Geraldine Hamilton表示,他们也可以在芯片中添加免疫系统组分,以测试对肝脏新陈代谢的影响。

 

前路漫漫

美国宾州匹兹堡大学的毒理学家Lawrence Vernetti表示:“我很高兴有人愿意测试这种新技术。”Vernetti正在研发另一种不同的肝脏芯片。动物的新陈代谢在某些方面和人类极为不同,比如巧克力对狗狗来说是有毒的。他表示,虽然在预测对人体的毒性的时候动物常常是不错的模型,但是它们并非万无一失。如果长远的目标是要减少用于毒性测试的动物数量,那么“我们必须要研发出一种能让科研界监管机构信任其所给数据的系统。”

 

Vernetti对监管机构这么快就开始测试器官芯片感到惊讶,但他同时指出这项决定是合乎时宜的,因为公众在减少研究用动物方面施加了越来越大的压力。比如在2013年,欧盟就禁止销售经过动物测试的化妆品。“但不能说不测试就不测试啊,总要找个替代方案,”Vernetti表示,“人体器官芯片就是一个不错的选择。”

 

对于动物权益活动人士来说,这个消息称得上是一次胜利。善待动物组织(People for the Ethical Treatment of Animals,PETA)高级副总裁Kathy Guillermo在一则向《自然》Nature发布的声明中表示,“动物们不再需要为了改善人类的医疗而受有毒测试的罪了。FDA行动了起来,我们简直欣喜若狂。”

 

但是,器官芯片完全取代动物测试尚需一定时日。Hamilton指出,即使人类肝脏芯片能顺利代谢某种毒素,但是其他器官(比如心脏)对毒素的反应却是不可预料的。Hamilton表示,尽管研究者正试图将多达十个的器官芯片连接起来,但要完全摒弃动物研究“短期内还无法实现,还有许多要改进的空间。”


Nature|doi:10.1038/nature.2017.21818