愛丁堡研究人員開發(fā)一種3D打印“身體芯片”，皆在終結(jié)人體或動物實驗

2023年12月28日，南極熊獲悉，研究人員開發(fā)了一種革命性的3D打印設(shè)備，有望加快患者獲取新藥的速度，同時也消除了對動物測試的需求。

△該塑料裝置使用正電子發(fā)射斷層掃描(PET)掃描來生成詳細的3D圖像，顯示器官內(nèi)部發(fā)生的情況

每年全球在藥物研發(fā)初期會使用數(shù)千只動物進行測試，然而，許多經(jīng)過動物測試的藥物最終并未展現(xiàn)出任何臨床益處。英國愛丁堡大學的研究團隊設(shè)計出了一種突破性的“身體芯片”，能夠完美模擬藥物在患者體內(nèi)的流動情況。這種塑料裝置意味著科學家們可以測試藥物，觀察不同器官的反應，無需進行活體動物實驗。

△根據(jù)善待動物組織（PETA）2019年的一份報告，僅在美國，就有多達1億只用于研究的動物在實驗室被故意感染疾病、燒毀、中毒，最終被殺害

3D打印用于實驗的“身體芯片”

該設(shè)備屬于全球首創(chuàng)。它由3D打印機制造，包含五個隔室，模擬了人類心臟、肺部、腎臟、肝臟和大腦。這些器官通過模擬人體循環(huán)系統(tǒng)的通道相連，可以通過這些通道泵送新藥物。

這個塑料裝置利用正電子發(fā)射斷層掃描（PET）生成詳細的3D圖像，展現(xiàn)微小器官內(nèi)部的情況。該設(shè)備的發(fā)明者Liam Carr表示：“PET圖像使我們能夠確保正在測試的新藥物能夠均勻地流動�！� PET掃描涉及向芯片注入微量放射性化合物，將信號傳輸?shù)綐O其靈敏的相機，使科學家們能夠更好地評估新藥的效果。

△Adriana Tavares博士和Liam Carr手持“身體芯片”，后面是PET掃描結(jié)果圖像

Carr指出：“這個設(shè)備是專門為測量藥物分布而設(shè)計的，具備均勻流動的特性，并且器官隔室足夠大，可以對藥物吸收進行采樣以進行數(shù)學建模。從本質(zhì)上講，這讓我們能夠觀察新藥物在體內(nèi)的分布位置以及停留的時間，無需使用人類或動物進行測試。”

他補充道：“由于其靈活性，這個設(shè)備可以適應多種細胞模型，用于研究不同的科學問題，但潛在應用受到可用細胞模型和我們對科學問題的認識水平的制約。例如，我們可以在設(shè)備中建立脂肪肝疾病模型，并用它來觀察受影響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)合多個受影響的細胞模型，了解它們?nèi)绾蜗嗷ビ绊�。�?br /> 她強調(diào)：“這個平臺可以成為研究各種人類疾病的寶貴工具，如癌癥、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病和免疫疾病�！�

愛丁堡心血管科學中心（CVS）的Adriana Tavares博士表示，將五個器官連接在一起的這個設(shè)備，將幫助科學家有效地研究一種新藥對患者整體身體的影響。她表示：“這在醫(yī)學研究中是一個非常重要的領(lǐng)域，因為我們不斷地了解到傳統(tǒng)上認為只影響某個器官或系統(tǒng)的疾病，實際上會對其它較遠的器官或不同的相互關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，產(chǎn)生不同的影響�！�

△Liam Carr和她的主管Adriana Tavares正在使用3D打印“身體芯片”設(shè)備

3D打印實驗裝置的潛在好處

她進一步補充道：“該設(shè)備展現(xiàn)了巨大的潛力，可以減少全球用于測試藥物和其它化合物的大量動物，特別是在早期階段，只有2%的化合物能夠通過發(fā)現(xiàn)通道�！�

除了簡單地消除早期藥物開發(fā)中對動物的需求外，還存在其他好處。Tavares表示：“通過使用比動物模型更能代表人類生物學的模型，這種非動物方法可以顯著降低藥物發(fā)現(xiàn)的成本，加速藥物進入臨床階段，并提高我們對人類疾病系統(tǒng)影響的理解�！�

身體芯片裝置是通過國家研究用動物替代、改良和減少中心（NC3Rs）和聯(lián)合利華共同資助的博士生獎學金開發(fā)的。

愛丁堡大學商業(yè)化部門愛丁堡創(chuàng)新中心的Susan Bodie博士表示：“我們很高興能夠支持Liam和CVS團隊開發(fā)這種身體芯片，期待看到這一技術(shù)所產(chǎn)生的影響。這一新穎設(shè)備有助于未來新化合物和藥物的測試和開發(fā)�！�