·  “器官芯片有哪些应用领域？”

·  “器官芯片可用于什么目的以及在药物发现和开发的哪个阶段使用？”

·  “器官芯片的结果与临床试验的结果有多大可比性？”

·  “器官芯片可以用来筛选新的药物模式吗？”

·  “是否可以使用器官芯片进行治疗基因传递？”

77779193永利【器官芯片100问】第2期将针对以上问题进行解答。

1、器官芯片有哪些应用领域？

目前普遍认为，器官芯片会在两个潜在方面：药物研发和个体化治疗。其中，器官芯片应用将先向药物研发领域触及，该领域还包括化学物质、食品、化妆品的研发。

2、器官芯片可用于什么目的以及在药物发现和开发的哪个阶段使用？

在已发表的文章中，详细探讨了器官芯片（OOC，又称微生理系统-MPS）的用途：

·  器官芯片（OOC），也称为微生理系统（MPS），可在药物发现的初期使用，以识别和验证更准确地代表人类疾病的模型中的目标。

·  通过生成可转化为人类的安全性、有效性和 ADME 数据，OOC 在先导优化阶段提供了一个机会，可以尽早重新设计可能存在缺陷的药物，以更大限度地提高它们进入临床后的成功机会。

·  在药物开发阶段，OOC 可用于动物研究之前，以测试大量条件/优化条件/尽量减少安全性、有效性和 ADME 研究所需的动物数量。

·  OOC可以与动物一起用于确认或查询结果，从而降低由于物种间差异而出现不可预见的问题的风险。

·  在某些情况下，OOC 提供了一种动物替代品，在对人类的可转化性较差的情况下，更大限度地减少了不必要的动物使用，即不存在临床前动物模型（例如乙型肝炎病毒 (HBV) 感染），或者对于具有人类特异性模式的药物测试，这需要使用非人类灵长类动物进行测试，而后者成本十分高昂、不符合道德规范并且来源具有挑战性。

下图显示了器官芯片适合的药物发现和开发阶段。

以药物开发为例，目前疾病建模、安全性毒理学和ADME /药理学是热门的板块。后续77779193永利将分别讲述。

3、器官芯片的结果与临床试验的结果有多大可比性？

器官芯片 (OOC) 或微生理系统 (MPS) 是快速发展的技术，可用于药物发现和开发过程中的各种应用。这些技术与特定使用环境的评估正在进行中，涉及与临床前和临床数据集进行比较，以了解这些复杂的体外模型与人类之间的转化。总体而言，与传统培养系统相比，具有生理特性的细胞微环境可以延长、增强、实现或稳定组织特异性细胞的功能。下一步是评估 OOC/MPS 模型预测临床结果的准确性。为此，应使用与每种使用环境相关的测定和化合物（带对照）对 OOC 系统进行特定使用环境 (COU) 测试。

在一项研究中，研究者将器官芯片数据与参考化合物的临床数据进行比较，Tsamandouras等人就是一个很好的例子。在这项与麻省理工学院 (MIT) 的 Linda Griffith 教授实验室合作的研究中，研究了各种知名药物（例如：利多卡因、布洛芬），以建立 OOC 模型和人类肝脏药物代谢之间的可转化性。这项研究还通过探索体外OOC 模型中的供体-供体变异性，成功预测了相关的体内群体变异性。第二个例子是Sarkar等人[2] ，他们发表了他们对三维人体肝脏免疫功能共培养系统中双氯芬酸生物转化、药代动力学和基于组学的毒性的综合评估。这些和其他出版物在这篇为Drug Discovery World撰写的文章中被引用。

谈到临床结果，就不得不提到监管机构，目前有几家器官芯片供应商已经开始与美国的FDA进行深度的合作，其中CN BIO、Emulate、Nortis、TissUse等，其中英国的CN BIO与 FDA 的合作始于 2017 年，旨在评估 PhysioMimix OOC系统，以研究关键药物参数，包括代谢、毒性和药物间相互作用。2021 年，FDA 发表了一篇论文（Rubiano et al., 2020），概述了肝脏芯片模型的准确性和可重复性，以及其比传统技术更出色的性能。

4、器官芯片可以用来筛选新的药物模式吗？

目前，新的药物模式约占全部新药开发的比例增至20%，药物开发的管线不再仅局限于小分子，还出现了一些靶向人体特有靶点或特定作用手段的模式，比如细胞治疗、基因治疗、多肽等。

而成熟稳定的器官芯片系统通常与药物类型无关，可与小分子、大分子和较新的药物模式兼容。例如，在最近的一个应用说明中，有研究者使用肝脏芯片模型评估了两种反义寡核苷酸 (ASO) 的药物肝损伤 (DILI) 潜力。合作者还使用肝脏模型来研究肝脏组织内 ASO 的吸收和分布。

OOC 技术在此领域的优势在于，它们提供了一种人性化的测试系统，可用于测试具有人类特定作用模式的药物。由于成本不断上升、可及性限制以及使用非人类灵长类动物的伦理问题，人们对OOC在此领域的潜力表示兴趣。近期为《药物发现世界》撰写的一篇文章提供了有关此主题更详细的概述。

5、是否可以使用器官芯片进行治疗基因传递？

OOC/MPS 可用于测试基因工程治疗，包括腺病毒相关病毒 (AAV) 和腺病毒、ASO、小干扰 RNA (siRNA) 和 CRISPR。MPS 培养物的长寿命使其特别适合研究这些需要一段时间才能在细胞系统中建立起来才能产生功效或毒理学作用的药物。此外，由于大多数这些药物都是人类细胞特异性的，因此可以在 MPS/OOC 中培养的原代人类细胞上进行测试。

（未完待续……）

更多器官芯片相关技术问题，欢迎咨询上海77779193永利！

关注77779193永利公众号，查看更多技术文章！