临床前研究：仿真芯片替代动物实验

人体器官仿真芯片是近年来诞生的一项划时代生物医学技术，诸多大型研究机构和企业都竞相参与研发这项替代动物试验的技术。

1938年美国有关法律规定，一款候选药物如果想获批临床研究，FDA通常要求药物在一种啮齿类动物（小鼠或大鼠）和一种非啮齿类动物（如猴或犬）中进行毒理实验。

而在2022年12月下旬，根据美国总统拜登签署的一项法案，使得新药无需在动物体内进行实验就可以获FDA批准临床研究。

推动此项法案的组织认为，FDA应更多地依赖人工神经网络、计算机建模、“器官仿真芯片”等在过去10-15年开发的非动物方法，以批准药物进入临床研究。

Jim Newman是美国医学发展（Americans for Medical Progress）的通讯主管，他认为非动物技术仍处于婴儿期，未来许多年内无法取代动物实验。

制药公司每年要使用数以万计的动物进行这样的临床前研究。然而，在进入临床试验的药物中，超过90%的药物仍然因为安全性或疗效等原因而被宣告失败。因此，有人认为动物实验只是一种对时间、金钱和生命的浪费。

哈佛大学生物工程师Don Ingber表示：“动物模型出错的次数比对的次数多得多。”Ingber的实验室开发了器官芯片技术，目前正由仿真公司商业化。

这种芯片通常由嵌在硅基聚合物中的中空通道组成，其尺寸仅为一个U盘大小。这些通道内衬着来自脑、肝、肺和肾等器官的活细胞和组织。

液体流经这些管道可以模拟血流流过微小血管以及液体通过组织。由于肝脏是药物代谢排泄的主要器官之一，药物损伤往往发生在肝脏。如果一种药物在人类肝脏芯片对细胞造成损伤，这种芯片可以发出警告。

上个月，Emulate公司首席科学官Lorna Ewart与Ingber等人一道发表了一项研究，展示了这项技术的潜力。

Emulate公司的这款肝脏芯片对多种药物进行测试。此前这些药物曾在动物实验之后推入临床试验，但在随后的临床试验中造成肝损伤而被宣告失败；

这种肝脏芯片正确识别了87%的肝损伤药物，且没有错误地识别无毒药物。这种技术在预测肝脏和心脏毒性方面展示了强大的潜力。

我国东南大学顾忠泽教授团队的人体器官仿真芯片项目，已完成多种组织微器官的构建、功能性细胞外支架材料、组织微器官三维成像、器官芯片设计加工等多项核心技术积累和产品开发。

肿瘤器官芯片和试剂盒实现了对人体肿瘤细胞的三维仿真培养；心脏芯片可模拟人体心脏的跳动频率和幅度，已在体外实现连续跳动150天的记录；

理解动物研究（Understanding Animal Research）是英国的一家倡导动物研究组织。该组织CEO表示，非动物方法不能捕捉到药物将对人体产生的所有危害。

她说：“我们可以将一种仿真芯片测试候选药物，结果可能表明这种药物不会危害肝脏。但是我们不知道的是这种药物是否会让人咳嗽，是否损害肠道或大脑。”

这项新法律不可能在一夜之间改变药物审批过程，FDA首席科学家表示，FDA支持在其他方法就绪时替代动物实验。

虽然允许在没有动物实验数据的情况下批准一款药物进入临床研究，但是这并非强制性的要求，制药企业依然保留进行动物实验的自由裁量权