近日，國(guó)際頂刊《Nature》刊發(fā)深度報(bào)道：The age of animal experiments is waning. Where will science go next? 精準(zhǔn)捕捉到全球生物醫(yī)藥領(lǐng)域的顛覆性變革：長(zhǎng)期占據(jù)藥物研發(fā)核心地位的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，正逐步退出主流舞臺(tái)，以器官芯片為核心的新方法學(xué)（NAMs）成為驅(qū)動(dòng)行業(yè)向前的核心力量，為生物研發(fā)帶來(lái)全新可能。

全球政策轉(zhuǎn)向
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)削減成共識(shí)

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)研究模式正迎來(lái)全球性變革，各國(guó)政府紛紛出臺(tái)政策推動(dòng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用的縮減與淘汰。英國(guó)官宣今年取消皮膚刺激性動(dòng)物測(cè)試，2030年大幅削減犬類實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是僅在特殊情況使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物；美國(guó)FDA計(jì)劃3-5年內(nèi)讓動(dòng)物研究成為藥物安全毒性測(cè)試的“例外”，NIH也同步推出舉措減少資助項(xiàng)目的動(dòng)物使用；歐盟將于今年發(fā)布化工安全評(píng)估淘汰動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的路線圖。中國(guó)也在該領(lǐng)域重磅布局，2024年投入3.82億美元打造人類器官生理病理模擬系統(tǒng)，全力研發(fā)替代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的新技術(shù)。

明確技術(shù)迭代核心
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)存在短板，NAMs強(qiáng)勢(shì)崛起

倫理與動(dòng)物福利訴求是削減動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的重要?jiǎng)右�，而其自身的天然局限性，更是推�?dòng)科研界尋求替代方案的核心原因。數(shù)據(jù)顯示，約86%的藥物臨床試驗(yàn)以失敗告終，關(guān)鍵就在于動(dòng)物模型與人類生物學(xué)存在顯著差異，典型如膿毒癥領(lǐng)域，超百種在嚙齒動(dòng)物模型中表現(xiàn)良好的療法，在人體臨床試驗(yàn)中均告無(wú)效。也正因如此，能更精準(zhǔn)模擬人類生理狀態(tài)的新方法體系（NAMs），成為科研界的研發(fā)重點(diǎn)。

以器官芯片、類器官、計(jì)算模型和人工智能為核心的NAMs，憑借人源化的核心優(yōu)勢(shì)，成為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)替代方案，且發(fā)展成果顯著。從數(shù)據(jù)來(lái)看，2006至2022年，僅使用NAMs的生物醫(yī)藥論文從2.5萬(wàn)篇飆升至10萬(wàn)篇；英國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物操作量從2015年414萬(wàn)次銳減至2024年264萬(wàn)次，歐盟和挪威2018-2022年實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用量也下降5%。

核心技術(shù)突破
器官芯片平臺(tái)重塑研發(fā)底層邏輯

《Nature》報(bào)道明確指出，器官芯片是新方法學(xué)中引領(lǐng)行業(yè)變革的核心技術(shù)，作為融合微流控技術(shù)、細(xì)胞生物學(xué)與工程學(xué)的創(chuàng)新研發(fā)平臺(tái)，它能精準(zhǔn)復(fù)刻人體器官的微環(huán)境、生理功能與病理狀態(tài)，從根源上解決動(dòng)物模型的固有缺陷，相比傳統(tǒng)模式擁有三大核心優(yōu)勢(shì)：

全人源構(gòu)建，規(guī)避種屬差異 

依托人類原代細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）構(gòu)建芯片模型，直接使用人體細(xì)胞模擬器官功能，徹底擺脫動(dòng)物與人類之間的種屬差異，讓研發(fā)數(shù)據(jù)更貼合人體實(shí)際，大幅提升臨床轉(zhuǎn)化效率。

精準(zhǔn)仿真，還原生理微環(huán)境 

通過微流控技術(shù)模擬體內(nèi)流體剪切力、機(jī)械拉伸等生物物理信號(hào)，構(gòu)建與人體高度相似的組織微環(huán)境，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)器官的生理功能與疾病狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物作用機(jī)制的深度解析。

高效精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，提升研發(fā)成功率 

報(bào)道中以肝臟芯片為例，其識(shí)別肝損傷化合物的準(zhǔn)確率達(dá)87%，且不會(huì)誤判無(wú)害化合物，還能檢測(cè)出15種經(jīng)動(dòng)物模型驗(yàn)證為安全、實(shí)則具有肝損傷風(fēng)險(xiǎn)的藥物，在毒性預(yù)測(cè)上的精準(zhǔn)度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)動(dòng)物模型。2024年，肝臟芯片成功入選FDA的ISTAND試點(diǎn)計(jì)劃，獲批后將可直接替代動(dòng)物模型完成藥物毒性測(cè)試，成為藥物審批的核心數(shù)據(jù)支撐。

* 圖文來(lái)源：The age of animal experiments is waning. Where will science go next?