IT|研究人员创造即插即用的“芯片上的器官”可为病人量身定做研究人员创造即插即用的“芯

哥伦比亚大学工程学院一个研究团队的重大进展展示了第一个由血管流动连接的工程人体组织制成的多器官芯片，以改善像癌症这样的系统性疾病的建模。

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工程组织已经成为模拟疾病和在人类环境中测试药物疗效和安全性的重要组成部分。研究人员的一个关键障碍是弄清楚如何用能够进行生理“交流”的多个工程组织来模拟身体功能和系统性疾病--就像它们在体内一样。然而，必须为每个工程组织提供自己的环境，以便特定的组织表型可以维持数周至数月，这是生物和生物医学研究的要求。使得挑战更加复杂的是，必须将组织模块连接在一起，以促进它们的生理“交流”，这对于涉及一个以上器官系统的建模条件来说是必需的，同时又不会牺牲单个工程组织的环境。
为患者量身定制的新型即插即用多器官芯片
到目前为止，还没有人能够满足这两个条件。周五，来自哥伦比亚大学工程学院和哥伦比亚大学欧文医学中心的一个研究小组报告说，他们已经开发了一个多器官芯片形式的人类生理学模型，该芯片由工程化的人类心脏、骨骼、肝脏和皮肤组成，通过血管流动与循环免疫细胞相连，以允许再现相互依赖的器官功能。研究人员基本上创造了一个即插即用的多器官芯片，它只有显微镜玻片大小，可以根据病人的情况进行定制。由于疾病的发展和对治疗的反应因人而异，这种芯片最终将使每个病人的治疗得到个性化的优化。这项研究于4月发表在《自然-生物医学工程》杂志上。

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“这对我们来说是一个巨大的成就--我们花了十年时间进行了数百次实验，探索了无数伟大的想法，并建立了许多原型，现在我们终于开发了这个平台，成功地捕捉到了体内器官相互作用的生物学特性，”项目负责人、大学教授和米卡提基金会生物医学工程、医学科学和牙科医学教授Gordana Vunjak-Novakovic说。
受到人体的启发
该团队从人体的工作方式中获得灵感，建立了一个人体组织芯片系统，在该系统中，他们通过再循环的血管流将成熟的心脏、肝脏、骨骼和皮肤组织模块连接起来，使相互依赖的器官能够像在人体中一样进行交流。研究人员选择这些组织是因为它们具有明显不同的起源、结构和功能特性，并且受到癌症治疗药物的不利影响，这为拟议的方法提供了严格的测试。
【IT|研究人员创造即插即用的“芯片上的器官”可为病人量身定做】

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该研究的主要作者、Vunjak-Novakovic干细胞和组织工程实验室的副研究员Kacey Ronaldson-Bouchard说：“在组织之间提供交流，同时保留它们各自的表型一直是一个重大挑战。因为我们专注于使用病人衍生的组织模型，我们必须单独使每个组织成熟，以便它的功能模仿你在病人身上看到的反应，而且我们不想在连接多个组织时牺牲这种高级功能。在体内，每个器官都保持着自己的环境，同时通过携带循环细胞和生物活性因子的血管流动与其他器官互动。因此，我们选择通过血管循环来连接各组织，同时保留每个组织的生态位，这是保持其生物保真度的必要条件，模仿我们的器官在体内的连接方式。”
优化的组织模块可以维持一个多月的时间