長(zhǎng)期以來(lái)，藥物發(fā)現(xiàn)一直依賴于二維（2D）細(xì)胞培養(yǎng)模型和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但這些傳統(tǒng)方法在預(yù)測(cè)人體對(duì)藥物的反應(yīng)方面存在嚴(yán)重局限。平面、靜態(tài)的體外細(xì)胞培養(yǎng)無(wú)法再現(xiàn)人體生物學(xué)的復(fù)雜性，而動(dòng)物模型則常因物種間在代謝和生理上的特異性差異而產(chǎn)生誤導(dǎo)性結(jié)果。

在此背景下，器官芯片（Organ-on-a-Chip, OOC）技術(shù)——亦稱微生理系統(tǒng)
（MicrophysiologicalSystems, MPS）——應(yīng)運(yùn)而生。這項(xiàng)突破性技術(shù)通過(guò)構(gòu)建動(dòng)態(tài)、灌注式的三維組織模型，提供更具人體相關(guān)性的數(shù)據(jù)。OOC不僅能模擬器官層面的功能，還可實(shí)現(xiàn)多器官互聯(lián)，正在深刻變革藥物開(kāi)發(fā)、毒理學(xué)評(píng)估和疾病建模領(lǐng)域，并為監(jiān)管機(jī)構(gòu)所認(rèn)可的新方法學(xué)（New Approach Methodologies, NAMs）鋪平道路。在近期一次 SelectScience專訪中，CN Bio公司CSO Thomas Kostrzewski博士分享了他的專業(yè)見(jiàn)解。上海曼博生物可提供器官芯片/類器官相關(guān)技術(shù)支持，如有需要?dú)g迎點(diǎn)擊咨詢。
 

圖1.CN Bio 的CSO Kostrzewski博士,Kostrzewski 博士在分子和細(xì)胞生物學(xué)研究領(lǐng)域擁有超過(guò) 15 年的經(jīng)驗(yàn)，自2023年以來(lái)一直擔(dān)任 CN Bio 的首席科學(xué)官。

圖2.雙器官芯片板（貨號(hào)：MPS-TL6），放大圖展示了灌注液如何圍繞屏障和肝臟隔室循環(huán)。

我們的PhysioMimix多器官腸-肝模型獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，能夠在同一個(gè)相互連接、完全基于原代人源組織的系統(tǒng)中，同時(shí)研究腸道吸收與肝臟清除過(guò)程。因此，在Caco-2研究的基礎(chǔ)上補(bǔ)充采用我們的方法，可全面揭示人體腸道與肝臟的聯(lián)合作用，從而在體外更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)口服藥物的生物利用度。此外，Caco-2細(xì)胞模型在處理前藥（pro-drugs）時(shí)存在局限性，因其表達(dá)的羧酸酯酶1和2（CES1和CES2）水平與人體腸道中這些關(guān)鍵酶的實(shí)際表達(dá)情況并不相符。

問(wèn)題五：隨著立法和倫理壓力不斷增加，要求逐步淘汰動(dòng)物試驗(yàn)，OOC 技術(shù)如何定位為一種可行且與人類相關(guān)的新方法論 (NAM)？
器官芯片（OOC）技術(shù)不僅是一種符合倫理的替代方案，更是一種獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)可的方法。已有研究證明，其在彌合藥物開(kāi)發(fā)中轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)鴻溝方面具有科學(xué)上的優(yōu)越性。

盡管在驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)共享等方面仍存在挑戰(zhàn)，尚需進(jìn)一步努力以徹底消除采用障礙，但立法支持、FDA的資格認(rèn)定項(xiàng)目、行業(yè)主導(dǎo)的驗(yàn)證研究，以及與計(jì)算機(jī)模擬（in silico）工具的整合），共同將OOC置于新方法學(xué)（NAM）革命的核心位置，使其成為推動(dòng)這一變革的關(guān)鍵賦能技術(shù)。

問(wèn)題六：監(jiān)管機(jī)構(gòu)目前在多大程度上接受 OOC 數(shù)據(jù)？CN Bio 如何為wider行業(yè)采用所需的標(biāo)準(zhǔn)化做出貢獻(xiàn)？
CN Bio一直并持續(xù)積極參與眾多聯(lián)盟、工作組和網(wǎng)絡(luò)，這些組織正積極推動(dòng)變革，以促進(jìn)微生理系統(tǒng)（MPS）在行業(yè)內(nèi)的更多應(yīng)用。其中包括與美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院基金會(huì)（FNIH）、跨部門替代方法驗(yàn)證協(xié)調(diào)委員會(huì)（ICCVAM）以及關(guān)鍵路徑研究所（C-Path）等機(jī)構(gòu)開(kāi)展的直接或間接合作。這些機(jī)構(gòu)與美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）協(xié)作，通過(guò)整合美國(guó)政府及其他相關(guān)機(jī)構(gòu)的專業(yè)知識(shí)、數(shù)據(jù)和資源，促進(jìn)跨部門協(xié)調(diào)，加速監(jiān)管科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程。

其中一個(gè)典型案例是由“3R協(xié)作組織”（3Rs Collaborative, 3RsC）牽頭的一項(xiàng)正在進(jìn)行的項(xiàng)目。該項(xiàng)目匯聚了監(jiān)管機(jī)構(gòu)、技術(shù)提供商、終端用戶以及非營(yíng)利組織，共同推動(dòng)MPS在監(jiān)管應(yīng)用場(chǎng)景中的負(fù)責(zé)任使用。

作為該項(xiàng)目的一部分，CN Bio與3RsC、FDA 藥品審評(píng)與研究中心（CDER）、9家商業(yè)技術(shù)提供商、1 家終端用戶、美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院下屬的跨部門替代方法評(píng)估與轉(zhuǎn)化中心（NIH-NICEATM）以及C-Path攜手合作，啟動(dòng)了一項(xiàng)旨在評(píng)估肝臟 MPS 模型檢測(cè)藥物性肝損傷（DILI）能力的研究。該項(xiàng)目的目標(biāo)是采用統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)方案，在多個(gè)間評(píng)估模型表現(xiàn)的一致性，從而增強(qiáng)對(duì)這些模型準(zhǔn)確性、可靠性及標(biāo)準(zhǔn)化表征的信心。該研究結(jié)果預(yù)計(jì)將于2026年初正式發(fā)表。

問(wèn)題七：在當(dāng)前的科研環(huán)境下，為什么科學(xué)領(lǐng)域的同行交流如此重要？
同行之間的交流對(duì)于推動(dòng)科學(xué)發(fā)展很重要，因?yàn)樗�能加速建立信任、促進(jìn)知識(shí)傳遞，并加強(qiáng)協(xié)作解決問(wèn)題的能力。在器官芯片（OOC）領(lǐng)域，今年監(jiān)管政策的變革步伐已大幅加快，以至于跟上這一節(jié)奏正逐漸成為一項(xiàng)共同使命！盡管如今的問(wèn)題已不再是“是否”會(huì)最終取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，而是“何時(shí)”實(shí)現(xiàn)，但要促使仍持懷疑態(tài)度的人邁出下一步，仍需社會(huì)認(rèn)同（social proof）的支持。

共享的案例研究和驗(yàn)證數(shù)據(jù)能夠展示技術(shù)的可靠性，而可重復(fù)性則有助于增強(qiáng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)的信心，加速標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程與實(shí)踐的建立。同時(shí)，工程學(xué)、生物學(xué)和計(jì)算建模等跨學(xué)科的協(xié)作將推動(dòng)創(chuàng)新周期更快地迭代與發(fā)展。

曼博生物（MineBio）：CN Bio 正式授權(quán)的中國(guó)代理商
作為中國(guó)器官芯片領(lǐng)域的專業(yè)服務(wù)者與資源整合方，曼博生物專注于連接國(guó)際前沿技術(shù)與本土產(chǎn)業(yè)需求，致力于彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)器官芯片行業(yè)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同中的短板。通過(guò)引入經(jīng)全球權(quán)威機(jī)構(gòu)驗(yàn)證且應(yīng)用互補(bǔ)的器官芯片技術(shù)，我們提供從技術(shù)適配、產(chǎn)品供應(yīng)到場(chǎng)景化應(yīng)用支持的綜合服務(wù)，助力中國(guó)生物醫(yī)藥企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及相關(guān)單位探索更優(yōu)質(zhì)、更符合倫理的藥物研發(fā)路徑，逐步推動(dòng)器官芯片在藥物開(kāi)發(fā)、有效性評(píng)估、毒性評(píng)估等領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)
1.Phan et al., Advanced pathophysiology mimicking lung models for accelerated drug discovery, Biomat Res. 2023.

2.Caygill et al., Dynamic Culture Improves the Predictive Power of Bronchial and Alveolar Airway Models of SARS-CoV-2 Infection bioRxiv, 2025.

3.Nitsche et al., Exploring the potential of liver microphysiological systems of varied configurations to model cholestatic chemical effects. Arch Toxicol (2025).

拓展閱讀
1.CN Bio | 可用于體外寡核苷酸（siRNA和ASO等）遞送檢測(cè)方法的器官芯片
2.CN Bio | 利用跨物種肝臟MPS DILI檢測(cè)，增強(qiáng)體外到體內(nèi)外推