基于器官芯片培養各種組織/器官的應用
器官芯(xin)片(pian)目前(qian)主要(yao)有兩個大的(de)潛在(zai)方(fang)向：藥(yao)物(wu)(wu)研發(fa)(fa)和個體(ti)化(hua)治(zhi)療。其(qi)中(zhong)，藥(yao)物(wu)(wu)研發(fa)(fa)領域會是器官芯(xin)片(pian)應(ying)用的(de)第一(yi)輪(lun)，該領域還包括化(hua)學物(wu)(wu)質、食(shi)品(pin)、化(hua)妝品(pin)的(de)研發(fa)(fa)。器官芯(xin)片(pian)的(de)應(ying)用貫穿(chuan)藥(yao)物(wu)(wu)開發(fa)(fa)全流程，包括但不限于疾病建模(mo)、安全性毒理(li)學、ADME /藥(yao)理(li)學。
我們將分(fen)別從腫(zhong)瘤（類(lei)器官(guan)）芯(xin)片(pian)、肝(gan)臟(zang)芯(xin)片(pian)、腸道芯(xin)片(pian)、肺(fei)芯(xin)片(pian)、血腦屏障芯(xin)片(pian)、神(shen)經芯(xin)片(pian)、皮膚芯(xin)片(pian)和其(qi)他(ta)器官(guan)芯(xin)片(pian)展(zhan)開介(jie)紹，如(ru)果您(nin)對(dui)類(lei)器官(guan)感興趣，可 點擊查看類器官 相關內容。您也可(ke)以 點擊此處 從(cong)“下載(zai)中心”獲取(qu)我們(men)的《類器官芯片整體解決方案彩頁》
一、腫瘤（類器官）芯片（PDTOs-on-chip）
腫瘤通(tong)常由高度(du)異(yi)質的(de)細胞群組成(cheng)，這導致(zhi)其對化療的(de)反應(ying)存(cun)在差異(yi)。使用(yong)傳統的(de)2D培(pei)養腫瘤細胞系往(wang)(wang)往(wang)(wang)不能(neng)正確反映(ying)藥物在體內的(de)耐藥情況。有(you)研究者（下圖）使用(yong)基于(yu)微流控的(de)高通(tong)量器官芯(xin)片板（品牌AKITA）來培養 （Patient-Derived Tumor Organoids,PDTOs），在液(ye)流的不(bu)斷灌注下(xia)，腫瘤組(zu)織顯示出比2D靜(jing)態(tai)培(pei)養(yang)條(tiao)件下(xia)對化療藥(yao)物更頑強的抵抗能(neng)力，甚至可以(yi)在液(ye)流中(zhong)加入(ru)免疫細胞來檢測治療效果。
圖：AKITA用于測試靜脈(mo)注射藥(yao)物和免(mian)疫細胞輸送(song)的腫(zhong)瘤芯(xin)片模型
除了(le)小分子藥物外(wai)，器官芯片也(ye)可以兼容免疫(yi)療法(fa)、腺病(bing)毒(du)、溶瘤(liu)腺病(bing)毒(du)等 （下圖），這是傳統的2D靜(jing)態培養(yang)所達不到的效(xiao)果(guo)。
圖(tu)：基于微(wei)流體(ti)器官芯片3D培養的(de)腫瘤(liu)免(mian)疫療法(fa)或腺(xian)病毒、溶瘤(liu)腺(xian)病毒模式圖(tu)
建立能(neng)夠再現患者腫瘤和免疫系(xi)統(tong)的改進型(xing)臨床(chuang)前人類模型(xing)，將為測試患者特異性(xing)反應、開發個性(xing)化治療方(fang)案鋪平道(dao)路，并加速其進入臨床(chuang)的進程。
二、肝臟(zang)芯片（Liver-on-chip）
肝臟一直是藥物(wu)開發關(guan)注的重點，而基于(yu)微流(liu)控(kong)器官芯片所構建的體(ti)外肝模型(xing)相(xiang)較于(yu)傳統靜態培養原代肝細胞，則展(zhan)現出更好的生理相(xiang)關(guan)性。
應用一：毒性研究
肝(gan)臟是(shi)最易(yi)受(shou)藥(yao)(yao)物毒性和(he)藥(yao)(yao)物性肝(gan)損(sun)傷（DILI）影響的(de)(de)(de)器官之一。DILI是(shi)藥(yao)(yao)物消耗(hao)的(de)(de)(de)主要原(yuan)因(yin)，已知超過750種(zhong)FDA批準的(de)(de)(de)藥(yao)(yao)物具(ju)有一定程度(du)的(de)(de)(de)DILI風(feng)險，當前技術的(de)(de)(de)局限(xian)性主要有：體(ti)(ti)外到體(ti)(ti)內翻譯效(xiao)果不(bu)佳；未能對毒性原(yuan)因(yin)提(ti)供深入的(de)(de)(de)機制(zhi)見解；許多先進的(de)(de)(de)體(ti)(ti)外模型的(de)(de)(de)通量較低，限(xian)制(zhi)了數據點的(de)(de)(de)數量；進行慢性暴(bao)露試驗具(ju)有挑戰性；不(bu)可(ke)能產生有毒的(de)(de)(de) I 期和(he) II 期代謝物等(deng)，此外，由(you)于遺傳或免疫反應差異(yi)，。
器官(guan)芯片能夠灌注下以 3D 形(xing)式(shi)培養的人類原代(dai)肝實(shi)(shi)質細胞(bao)和(he)非(fei)實(shi)(shi)質細胞(bao)（NPC），以形(xing)成組織(zhi)，從中可以檢測功(gong)能性肝臟特(te)異性終點，這項技術可以利用臨(lin)床(chuang)生物(wu)標志物(wu)報告將實(shi)(shi)驗室數(shu)據翻譯、轉(zhuan)化為臨(lin)床(chuang)數(shu)據，評估多(duo)(duo)個(ge)細胞(bao)終點以確定(ding)毒(du)(du)性機(ji)制，生成每個(ge)3D組織(zhi)中多(duo)(duo)種(zhong)化合(he)物(wu)的完整劑(ji)量(liang)反應曲線，長期(qi)(qi)肝培養可促進數(shu)周的重(zhong)復(fu)給藥(yao)，將毒(du)(du)性 I 期(qi)(qi)和(he) II 期(qi)(qi)代(dai)謝物(wu)的產生與細胞(bao)健康測量(liang)關聯起來。
掃描上方二維碼觀(guan)看肝構建模式視頻
該(gai)項技術被稱為(wei)器官(guan)芯片（OOC）或微生理系統（MPS），代(dai)表性供應商之一(yi)是英(ying)國的 CN Bio ，旗下的PhysioMimix被 ，在藥(yao)物(wu)開發的監管機構認可度(du)層(ceng)面非常權威。
圖：人類DILI OOC/MPS模(mo)型(xing)檢測西他(ta)生(sheng)坦sitaxentan的毒性數(shu)據與臨床一致，而動物模(mo)型(xing)并(bing)未檢測出(chu)DILI
另外，來自Charles River的研(yan)究(jiu)團隊將CN-Bio的肝臟芯(xin)片（Liver-on-Chip，LOC）技(ji)術應(ying)用于(yu) 測(ce)試產生了更有預測(ce)性(xing)的人體(ti)(ti)結果，潛在地有助于彌(mi)補體(ti)(ti)外(wai)和體(ti)(ti)內研究之間的差(cha)距（下圖）。
圖：用于遺(yi)傳毒性測試的芯片肝(gan)臟(zang)（LOC）模(mo)型概述
應用二(er)：疾病研究
非酒精性脂肪肝病 (NAFLD) 是全(quan)世(shi)界(jie)導致(zhi)慢性肝臟疾(ji)病的最常見的原因之一。在西方(fang)，它影響了約(yue)(yue)20-30％的成年人。大約(yue)(yue)有20％的被診(zhen)斷為NAFLD的人繼(ji)續發展為 ， 伴隨(sui)著脂肪變(bian)性、炎癥、肝臟中免(mian)疫細胞的(de)出現和(he)胰(yi)島素(su)抵(di)抗相關。目前的(de)臨床前模型無(wu)法復制(zhi)人類 NASH，這(zhe)是導(dao)致藥物(wu)流失的(de)一個(ge)因素(su)。
圖：人(ren)類肝臟NAFLD/NASH發展示意圖
器官(guan)芯片(pian) ，使用三(san)種(zhong)人肝主要細胞，在(zai)高脂培養(yang)基的持(chi)續14天的灌注下（下圖），其全轉(zhuan)錄譜，相比于(yu)小(xiao)鼠(shu)模型(xing)，與人類樣(yang)本匹(pi)配度更(geng)高，對NASH治(zhi)療藥物作用效果(guo)的測試，從可溶性炎癥和纖(xian)維化生物標志物定(ding)量(liang)、免疫熒光染色和共聚(ju)焦成像等方面，結果(guo)也更(geng)加(jia)準確。目前，已經有NASH器官(guan)芯片的數(shu)據支持(chi)藥企（Inipharm的INI-822用于(yu)代謝性肝病治(zhi)療） ，通(tong)過IND申報(bao)，目前正在進(jin)行臨床測試。
圖：使用肝芯片模型(xing)(xing)產生類似NASH的表型(xing)(xing)
乙型(xing)肝(gan)炎病毒（HBV）感染與肝(gan)硬化(hua)和肝(gan)癌的(de)(de)發(fa)展密切相(xiang)關，但目前能治(zhi)愈乙肝(gan)的(de)(de)藥物很少，主要(yao)是(shi)在(zai)(zai)藥物研發(fa)過程中(zhong)，由于缺(que)乏(fa)合適的(de)(de)體外模型(xing)來概括肝(gan)細胞中(zhong)病毒生命(ming)周期的(de)(de)所有步(bu)驟，以及難(nan)以為(wei)HBV復(fu)制建立生理上完整的(de)(de)宿主細胞模型(xing)。肝(gan)細胞是(shi) HBV 的(de)(de)靶細胞，由于肝(gan)臟是(shi)一個(ge)復(fu)雜的(de)(de) 3D 結(jie)構，即使有原代(dai)肝(gan)細胞（PHH）作為(wei)疾病模型(xing)靜態(tai)培養，但它(ta)們(men)也會在(zai)(zai)培養過程中(zhong)快(kuai)速去分化(hua)（形態(tai)改變、CYP450酶(mei)活性喪(sang)失等）。
，包括(kuo)患者源HBV的(de)(de)復制和(he)HBV的(de)(de)cccDNA，可以維持(chi)肝功能至少40天。研究(jiu)發現，感染HBV后的(de)(de)先天免(mian)疫和(he)細胞因子反(fan)應(ying)(ying)與(yu)在HBV感染患者中觀察到的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)相似，因此可以分離對免(mian)疫逃避和(he)生物(wu)標(biao)志物(wu)驗證重(zhong)要的(de)(de)途徑。
圖(tu)：不同肝(gan)細胞培養模型的縱(zong)向白蛋白分泌
應用(yong)三：ADME藥理(li)學
吸收(Absorption)、分布(bu)(Distribution)、代謝(Metabolism)和(he)(he)排泄(xie)(Excretion)，即ADME是(shi)指示藥(yao)物(wu)(wu)給(gei)藥(yao)后行為的(de)(de)四個關(guan)鍵(jian)過(guo)程，在表征化合物(wu)(wu)的(de)(de)藥(yao)代動力學（PK）性(xing)質和(he)(he)生物(wu)(wu)利用(yong)度方面起(qi)關(guan)鍵(jian)作用(yong)。口服生物(wu)(wu)利用(yong)度是(shi)指藥(yao)物(wu)(wu)在通(tong)過(guo)腸(chang)壁吸收和(he)(he)肝臟首過(guo)代謝后到達全身循環的(de)(de)比(bi)例。ADME和(he)(he)生物(wu)(wu)利用(yong)度在確定(ding)化合物(wu)(wu)的(de)(de)安全性(xing)和(he)(he)毒理學特征方面至關(guan)重要(yao)，因(yin)此是(shi)藥(yao)物(wu)(wu)開發前臨床階段的(de)(de)重要(yao)測量指標。
在一項對184種化合(he)物的開創性(xing)研究中(zhong)，發(fa)現動物模型與人類生物利用度的相關性(xing)較弱(ruo)（R2 = 0.34），而簡單的腸(chang)道(dao)（如Caco-2細(xi)胞(bao)系）或肝臟（如肝微粒體和懸浮肝細(xi)胞(bao)）模型要么無法解(jie)釋肝臟代謝，要么無法顧及(ji)腸(chang)道(dao)吸收。
掃(sao)描上(shang)方二(er)維(wei)碼觀看肝-腸/肺構建(jian)模式視頻(pin)
器(qi)官(guan)芯片能(neng)使(shi)多個器(qi)官(guan)（如(ru)腸-肝、肺(fei)-肝）通過液流連接在(zai)一起(qi)， （下圖）。
圖：在雙器官(guan)芯片(pian)中(zhong)，腸-肝(gan)的設置
已有(you)的數據(ju)表明，多器官組成的器官芯片(pian)，其人體藥物(wu)生物(wu)利用度數據(ju)的相關性會高(gao)于其他(ta)模型(xing)（下圖(tu)），在這一(yi)塊的應用， 最近的發(fa)表(biao)的研究非常有(you)說服力(li)。
圖：腸-肝器官芯片改善咪達唑(zuo)侖(lun)（Midazolam）人類生物利用度的相關性
三、腸芯片的應用（Gut-on-chip）
應用一：人(ren)體藥物滲(shen)透(tou)性研究
Caco-2細胞（人類結腸腺癌）單層培養是一個公認的行業標準的體外模型，用于預測藥物通過腸屏障的滲透性。但也存在公認的局限性。與人類小腸（50-100Ω/ cm2)相比，Caco-2模型的跨上皮電阻（TEER）值通常高出一個數量級(1400-2000Ω/ cm2)。此外，Caco-2模型未能再現小腸的細胞多樣性，僅表現為上皮成分。
近年來，人們一直在努力改進臨(lin)床前藥(yao)物開發和疾(ji)病研究(jiu)中使(shi)用(yong)的(de)體外模(mo)型(xing)(xing)，尤其是器官芯片（OOC）的(de)使(shi)用(yong)也越來越多。通過灌(guan)注細(xi)胞(bao)培養基來模(mo)擬組織中的(de)血流(liu)，在3D支架中培養細(xi)胞(bao)和/或使(shi)用(yong)多種細(xi)胞(bao)類型(xing)(xing)來更(geng)好地反映細(xi)胞(bao)多樣(yang)性來實現(xian)的(de)。通過利(li)用(yong)MPS創建更(geng)多轉化相關模(mo)型(xing)(xing)，有機會改進用(yong)于預測(ce)藥(yao)物滲透性的(de)體外腸道模(mo)型(xing)(xing)。
掃描(miao)上方二維碼觀看腸(chang)構建模式(shi)視頻
使用Caco-2/HT29兩種腸細(xi)胞，在 ，通過TEER評估發現，器官芯片的數(shu)據非(fei)常貼近真(zhen)實的人(ren)體，而且與靜態Caco-2培養物相比，腸道MPS提高了(le)藥(yao)物滲透性的預測能力（下圖）。
圖：通過定量LC-MS測定腸道MPS和(he)Caco-2靜態培養物中各(ge)藥物的(de)Papp，并與人(ren)體生物利用度(du)進行比較
另外，在腸芯片構建方面，多數供應商通量低、且需要事先加入涂層，而來自芬蘭的器官芯片 供應商AKTIA 的技(ji)術，每塊芯片可(ke)以提供32-128個樣品，同時(shi)AKITA還和Bio-Spun合作開發(fa)了可(ke)生物降解的（PDLGA-PLLA雙(shuang)層）的 ，提高了使用的便利性(xing)，節省(sheng)了時間，并避免(mian)了涂(tu)層引(yin)起的變異性(xing)。
圖：AKITA微流(liu)控板(ban)構建腸模(mo)型的(de)設計
使用 西班牙供應商Beonchip 的(de)(de)BE-Doubleflow構建(jian)腸道模型更(geng)加靈活(huo)，其液流控(kong)制(zhi)系統既可(ke)以(yi)兼容注射泵、蠕(ru)動(dong)泵、也可(ke)以(yi)搭配搖擺系統，對于(yu)處于(yu)早起研(yan)發(fa)的(de)(de)用(yong)戶非(fei)常友好(hao)。聯系我(wo)們，查詢您的(de)(de)控(kong)制(zhi)器是否兼容我(wo)們的(de)(de)芯(xin)片(pian)，也可(ke)聯系我(wo)們幫您選購質量好(hao)的(de)(de)國產設(she)備(bei)。
圖：使用BE-Doubleflow構建(jian)的腸道模型(xing)
四、肺芯片的應用（Lung-on-chip）
探索(suo)與(yu)肺(fei)相關的疾病，如肺(fei)炎、急性肺(fei)損傷、慢性阻塞(sai)性肺(fei)疾病（COPD），以及評估對肺(fei)部的污染(ran)和預防性治(zhi)療的發展。
肺是最容(rong)易受到感(gan)染(ran)和損傷(shang)的內(nei)部(bu)器官，因(yin)為它(ta)不(bu)斷暴露于環境中的吸(xi)入顆粒和病原體。與此(ci)相對應，呼吸(xi)系(xi)統(tong)疾病是導致死亡(wang)和殘疾的主(zhu)要原因(yin)之一。
呼(hu)吸系統疾病(bing)在全球十(shi)大(da)主要死因中占據三席，包(bao)括慢性阻(zu)塞性肺(fei)病(bing)（COPD）（第(di)3位）、下呼(hu)吸道(dao)感(gan)染（第(di)4位）和肺(fei)癌（第(di)6位）。然而，新治(zhi)療方(fang)法進入市場的(de)可(ke)能性只有3%，而其他(ta)疾病(bing)治(zhi)療方(fang)法的(de)這一比例為6-14%。這種需求(qiu)與治(zhi)療產出之間的(de)差(cha)距(ju)部(bu)分(fen)可(ke)以(yi)用缺乏(fa)能準確(que)預(yu)測藥物反(fan)應的(de)、與人類相關(guan)的(de)臨床前模型來解(jie)釋(shi)。
掃描上方二維碼(ma)觀看肺(fei)構建模式(shi)視(shi)頻(pin)
CN Bio的PhysioMimix 器官芯片（OOC）系(xi)列微生理(li)系(xi)統(tong)（MPS），代表(biao)了一種新穎但已被證(zheng)明成功的(de)體外肺模型系統：通過結合(he)灌流、原代細胞共(gong)培養和(he)氣(qi)液界面(mian)（ALI）實現這(zhe)一目標（下圖）。
圖(tu)：使用CN Bio構(gou)建的肺泡芯(xin)片(pian)和(he)支氣管(guan)芯(xin)片(pian)
另外，在肺芯片(pian)構(gou)建方面，多數供應商通量(liang)低(di)，而(er)來自 芬蘭的器官芯片供應商AKTIA 的(de)技術，每塊芯片可以(yi) ，通量(liang)的增加(jia)意味著成本、時間的減(jian)少(shao)。
圖(tu)：使用AKITA plate構建的Lung-on-a-chip
使用(yong) 西班牙供應商Beonchip 的BE-Doubleflow構(gou)建肺模型(xing)更(geng)加靈活，其液流控(kong)制系(xi)(xi)統既可以兼容注射泵、蠕動泵、也(ye)可以搭配搖擺系(xi)(xi)統，對于(yu)處于(yu)早起研發的用戶非常友好。聯系(xi)(xi)我(wo)們，查詢(xun)您的控(kong)制器(qi)是否兼容我(wo)們的芯片(pian)，也(ye)可聯系(xi)(xi)我(wo)們幫(bang)您選購質量好的國產設備。
另外，由于使(shi)用(yong)了抗滲透(tou)性(xing)效(xiao)果非(fei)常(chang)好的醫用(yong)級(ji)環烯烴聚合物(wu) (COP) 和(he)環烯烴共聚物(wu) (COC) ，氧氣和(he)水蒸氣的透(tou)過(guo)率非(fei)常(chang)低(di)，可以通過(guo)控制(zhi)(zhi)培養(yang)基中的濃度和(he)通量來精確(que)控制(zhi)(zhi)微通道內的這些氣體，通過(guo)仔細控制(zhi)(zhi)這些參數，可以在Beonchip的芯片內進行(xing)缺氧實驗。
五、血腦屏障芯片（BBB-on-chip）
應(ying)用一(yi)：神經藥物(wu)滲透性測試(shi)
血腦屏(ping)障（Blood-brain barrier，BBB）調節物質進(jin)入中樞神經系統。它在大(da)腦穩態(tai)中起著關鍵作用，但(dan)也可能阻(zu)斷(duan)藥物/化合物的(de)(de)進(jin)入，從而抑(yi)制其治(zhi)療效果(guo)(guo)。由于(yu)模型的(de)(de)復雜性，在體外構建靜態(tai)培養(yang)的(de)(de)單層(ceng)血腦屏(ping)障，其滲透(tou)性往往較人體更大(da)，因此檢(jian)測的(de)(de)結果(guo)(guo)有很大(da)的(de)(de)誤差(cha)。
來(lai)自芬蘭的 器官芯片供應商AKTIA 憑借其(qi)技術，能夠使(shi)得(de) 處(chu)于(yu)動態的液流灌注下(xia)，使得(de)結果更加(jia)準確（下(xia)圖(tu)）
圖：各方法構建的BBB-Chip滲透性測(ce)試，基于AKITA的技術更接近人體內(nei)結果
另外，標準的(de)96孔(kong)板和384孔(kong)板格式(shi)芯片(pian)，其通量也更(geng)高(gao)（每塊芯片(pian)可以(yi)提供32-128個樣品），更(geng)快的(de)得到(dao)相應的(de)實驗(yan)結果（下圖）。
圖(tu)：使用AKITA plate構(gou)建的 BBB-on-a-chip
使用 西班牙供應商Beonchip 的(de)BE-Gradient構建血腦屏障(zhang)模型(xing)更加靈活（下圖(tu)），其(qi)液(ye)流控制系(xi)統既可以(yi)兼(jian)容注射(she)泵、蠕動泵、也(ye)可以(yi)搭配搖擺系(xi)統，對于處于早起研發(fa)的(de)用戶非常(chang)友好。聯(lian)系(xi)我們，查詢您的(de)控制器是否兼(jian)容我們的(de)芯片，也(ye)可聯(lian)系(xi)我們幫您選購質量好的(de)國產(chan)設(she)備。
圖：使用BE-Gradient構建(jian)的BBB-on-a-chip
應(ying)用二：神(shen)經(jing)（腦(nao)）類器官及神(shen)經(jing)炎癥(zheng)測試
干細(xi)胞技術的(de)進步使得生(sheng)成具有(you)組織學、分(fen)子和生(sheng)理特(te)性的(de)人類化三維(wei) (3D) 模型成為可能，有(you)研(yan)究(jiu)者使用(yong) 芬蘭的AKTIA芯片技術 ，生(sheng)成(cheng)了 （下(xia)圖(tu)(tu)），用于測試(shi)來自間充質干(gan)細胞的(de)細胞外(wai)囊泡治療神經炎癥(zheng)的(de)潛力，該模型更高通量且具功能性，而且從多維度（ELISA、免疫熒(ying)光(guang)共聚焦顯微鏡圖(tu)(tu)像(xiang)、qRT-PCR定(ding)量分析等(deng)）正確反映(ying)神經芯(xin)片正確反映(ying)促炎因子(zi)和外(wai)泌體(ti)EV處理后的(de)抗神經炎癥(zheng)效果。
圖：神(shen)經芯(xin)片的(de)示(shi)意圖
六、神經芯片
使(shi)用(yong)神經元作為天然生物傳(chuan)感(gan)器來支配任何器官，使(shi)用(yong)高通量電生理記(ji)錄篩查急(ji)性(xing)或慢(man)性(xing)反應，使(shi)用(yong)人工(gong)智(zhi)能預測臨床結果。
應用一：疼(teng)痛模型(xing)
疼痛模型(xing)包括以下(xia)四(si)個領域：①周(zhou)圍(wei)(wei)神經(jing)(jing)(jing)系統（PNS）疾病：神經(jing)(jing)(jing)-PNS相(xiang)互作(zuo)用(yong)，如神經(jing)(jing)(jing)損傷、化療引起的(de)周(zhou)圍(wei)(wei)神經(jing)(jing)(jing)病變（CIPN）；②神經(jing)(jing)(jing)炎癥：模型(xing)相(xiang)關(guan)的(de)神經(jing)(jing)(jing)免疫作(zuo)用(yong)，如炎癥性腸病（IBD）；③神經(jing)(jing)(jing)系統疾病：神經(jing)(jing)(jing)-中樞神經(jing)(jing)(jing)系統相(xiang)互作(zuo)用(yong)，如阿(a)爾(er)茲海(hai)默病；④腫瘤(liu)學：模型(xing)相(xiang)關(guan)的(de)神經(jing)(jing)(jing)腫瘤(liu)相(xiang)互作(zuo)用(yong)，如化療引起的(de)周(zhou)圍(wei)(wei)神經(jing)(jing)(jing)病變（CIPN）、兒童(tong)膠(jiao)質母細胞瘤(liu)。
PNS模(mo)型芯(xin)片(pian)：周圍神(shen)(shen)經(jing)由運動神(shen)(shen)經(jing)和感覺神(shen)(shen)經(jing)組成，這兩種神(shen)(shen)經(jing)元類(lei)型具有截然不同的(de)特性，盡管它們(men)彼此相連，但各自(zi)有著(zhu)特定的(de)功能。
PNS模型(xing)芯片(pian)（源圖(tu)請聯系我們獲取）
器官芯(xin)片（Organ-on-Chip, OoC） 的優勢在于能(neng)夠將神經(jing)元的胞(bao)體(ti)（soma）與其軸突（axon）分離，從而重現人類(lei)的解(jie)剖結(jie)構，并(bing)使損傷或(huo)治療方案(an)更貼近真實生活場(chang)景。為了區分和分別研(yan)究每種(zhong)細胞(bao)類(lei)型，法國器官芯片供應商 NETRI （點擊查看）在 OoC 平臺上優(you)化(hua)了(le)運動(dong)神(shen)經(jing)(jing)(jing)元(yuan)和感(gan)覺神(shen)經(jing)(jing)(jing)元(yuan)的培養方(fang)法，使用感(gan)覺神(shen)經(jing)(jing)(jing)元(yuan)（ax0555，AxolBioscience）和運動(dong)神(shen)經(jing)(jing)(jing)元(yuan)（01279，FCDI）成功(gong)開發了(le)一個創(chuang)傷性疼(teng)痛模型(xing)（神(shen)經(jing)(jing)(jing)損傷模型(xing)）以及一個化(hua)療引(yin)起的周圍(wei)神(shen)經(jing)(jing)(jing)病變模型(xing)（CIPN 模型(xing)）（下圖，原文可聯(lian)系(xi)曼博）。
模(mo)式(shi)圖(tu)：在NETRI的(de)DuaLink Delta Ultra芯片中(zhong)培(pei)養(yang)的(de)人iPSCs衍生神經元。（源圖(tu)請聯系我(wo)們獲取）
阿爾茲海默病：在過去十年中，沒有任何在臨床試驗中測試過的可以減緩或治愈神經退行性疾病的分子被推向市場。開發新的 AD 療法確實是一項真正的挑戰，失敗率高，開發時間長。許多因素導致了臨床試驗的全球失敗，法國器官芯片供應商 NETRI （點擊查看）開發阿爾茨海默病創新器官芯片 (OoC) 模型的first step已經邁出（下圖），神經流體設備有助于闡明該疾病的潛在機制并尋找有效的新療法。
阿爾茨(ci)海默病創(chuang)新器官芯(xin)片 (OoC) 模型圖
? DuaLink MEA或DuaLink Shift MEA神經(jing)流體(ti)(ti)芯(xin)片和(he)CNS 神經(jing)流體(ti)(ti)培(pei)養物
? 將(jiang) hiPSC 衍生的谷氨酸能(neng)神(shen)經元（通道(dao) 1）和 GABA 能(neng)神(shen)經元（通道(dao) 3）進行分區(qu)共培(pei)養，以創建病理參考模型
? 在通道 3 中(zhong)添加 ETAP-Lab 的淀粉樣蛋(dan)白 β1-42 (AβO) 寡聚體，以創建改(gai)變的病理(li)模型
應用二：神經-皮膚(fu)軸(zhou)
皮(pi)(pi)膚是一(yi)種保護性(xing)(xing)器官，能夠(gou)感(gan)(gan)知多種觸覺、溫度或(huo)有害刺激，屬于瞬時受體電位（TRP）家族的一(yi)些(xie)感(gan)(gan)受器，例(li)如TRPV1，可(ke)以(yi)引發辣椒(jiao)素(su)誘導的熱痛或(huo)組(zu)胺誘導的瘙(sao)癢感(gan)(gan)。在某些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，由于環境(jing)因素(su)的影響，神經末(mo)梢可(ke)能會(hui)被過度激活，導致敏(min)感(gan)(gan)性(xing)(xing)皮(pi)(pi)膚綜(zong)合征（SSS）。因此，對(dui)于化妝品和(he)制(zhi)藥行業來說，開發SSS治(zhi)療方案時，選擇相關(guan)性(xing)(xing)強且(qie)具有預測性(xing)(xing)的體外(wai)模型很重(zhong)要。
近(jin)年(nian)來(lai)在iPSC（誘導多能干細胞）操(cao)作方面的進步(bu)是(shi)推動全人(ren)類體外模型(xing)開發的關鍵(jian)因素。法國器官芯片供應商NETRI（點擊查看）開發了一(yi)種(zhong)基(ji)于iPSC的(de)微流控裝置和器(qi)官芯(xin)片模型（見下圖，具體可聯系(xi)曼(man)博(bo)生(sheng)物獲取原文），神經支配皮膚芯(xin)片在(zai)藥物或化妝品開發的(de)不同階段具有多重(zhong)優勢。該模型預計通過減少樣(yang)本量和試驗(yan)周(zhou)期(qi)來降(jiang)低研(yan)發成本，同時避免了動物實驗(yan)的(de)相關費用。總體而(er)(er)言，這(zhe)些預測(ce)性的(de)臨床前模型旨在(zai)更好地(di)篩選新(xin)藥候選物，從而(er)(er)降(jiang)低臨床研(yan)究（I期(qi)和II期(qi)）失敗的(de)風險。
圖：神(shen)經(jing)-皮膚芯(xin)片。中央展示(shi)(shi)了微流控裝置(zhi)的(de)結構設計，下方為(wei)(wei)三個(ge)隔室的(de)放大(da)視(shi)圖。左側(ce)為(wei)(wei)人類(lei)(lei)iPSC分(fen)化(hua)的(de)感覺神(shen)經(jing)元(yuan)(yuan)（N）在隔室化(hua)培養中的(de)典型(xing)透射(she)光圖像。右側(ce)為(wei)(wei)人類(lei)(lei)原代角質(zhi)形(xing)成細胞（K）在隔室化(hua)培養中的(de)典型(xing)透射(she)光圖像，神(shen)經(jing)突（箭頭所(suo)示(shi)(shi)）從一(yi)個(ge)通道(dao)生長(chang)到另一(yi)個(ge)通道(dao)。培養在微電極陣列（箭頭頭所(suo)示(shi)(shi)）上(shang)完成，可對神(shen)經(jing)元(yuan)(yuan)活動進行電生理記錄。
應用三：神經-腸軸
炎癥性(xing)腸病(bing)（IBD）是一類復(fu)雜的慢性(xing)炎癥性(xing)胃(wei)腸道疾病(bing)。最近的證據表明，腸-腦軸在胃(wei)腸道和神經系統疾病(bing)，尤其是IBD中(zhong)可能具有關鍵作用。在此，法國器官芯片供應商NETRI（點擊查看） 提出了一(yi)個微(wei)(wei)流(liu)控技術的(de)概念(nian)驗證模(mo)型（下圖(tu)，原文(wen)聯系曼博生物獲取），該微(wei)(wei)流(liu)控裝置結(jie)合了微(wei)(wei)電極陣(zhen)列（MEAs），實現了(i) 在微(wei)(wei)流(liu)控裝置中實現人類(lei)神經(jing)元細(xi)胞(bao)與免疫(yi)細(xi)胞(bao)的(de)共培養；(ii) 提供一(yi)種非侵入性分析方法，研究在炎癥環境中兩種細(xi)胞(bao)類(lei)型之(zhi)間的(de)通信，以模(mo)擬(ni)IBD炎癥條件(jian)下的(de)神經(jing)-免疫(yi)相互(hu)作用。
圖(tu)：芯片由(you)(you)三個隔(ge)(ge)(ge)(ge)室組(zu)成，隔(ge)(ge)(ge)(ge)室之間(jian)由(you)(you)微(wei)(wei)通(tong)道(dao)分隔(ge)(ge)(ge)(ge)。每個通(tong)道(dao)由(you)(you)于微(wei)(wei)通(tong)道(dao)的架構而在液體(ti)上相互隔(ge)(ge)(ge)(ge)離(li)，同(tong)時允許神(shen)(shen)經突(tu)和軸突(tu)伸(shen)入(ru)其中。Channel 1和Channel 3是(shi)(shi)人類谷氨酸能神(shen)(shen)經元培(pei)養的位(wei)置。Channel 2是(shi)(shi)一個不(bu)對稱的通(tong)道(dao)，通(tong)過微(wei)(wei)通(tong)道(dao)將胞體(ti)和神(shen)(shen)經突(tu)隔(ge)(ge)(ge)(ge)離(li)，形(xing)成體(ti)外(wai)突(tu)觸通(tong)信(xin)。
數據表(biao)明，當胞(bao)體暴露于活化(hua)的(de)樹突狀細(xi)胞(bao)時，通過突觸連(lian)接的(de)谷氨酸能神經元(yuan)兩(liang)個隔室之(zhi)間會以自下(xia)而(er)(er)上(shang)的(de)方式傳(chuan)遞電生理信號(hao)。該模型研究證(zheng)實了在炎癥條件（如IBD）下(xia)樹突狀細(xi)胞(bao)與神經元(yuan)之(zhi)間的(de)通信。這一器官芯(xin)片系統為(wei)與腸道(dao)成分結合(he)的(de)復雜模型奠(dian)定了基礎，從(cong)而(er)(er)開發用于通過阻斷黏膜水平的(de)腸-腦軸進(jin)行藥物化(hua)合(he)物篩(shai)選的(de)裝置，并可(ke)能為(wei)患(huan)者(zhe)提供幫助。
七、皮(pi)膚芯片(pian)
皮膚器官芯(xin)片(pian)（Skin-on-Chip）技術在(zai)(zai)近年來迅(xun)速發展(zhan)，因其能(neng)夠在(zai)(zai)體外模擬人類皮膚的多層結(jie)構和生(sheng)理(li)功能(neng)，具(ju)有大量的應用及重要的科學(xue)和臨床意義。皮膚器官芯(xin)片(pian)可以(yi)用在(zai)(zai)藥物（或化妝品）測(ce)試(shi)(shi)與(yu)(yu)毒性評價、傷口愈合(he)與(yu)(yu)再生(sheng)研究、皮膚病(bing)研究、個性化醫療與(yu)(yu)美容(rong)產品測(ce)試(shi)(shi)、免疫反應與(yu)(yu)過敏性反應測(ce)試(shi)(shi)。
來自芬(fen)蘭(lan)的 器官芯片供應商AKTIA 憑借(jie)其(qi)技(ji)術，能夠(gou)使得皮(pi)膚組織處于模擬人體血流的(de)(de)動態液流灌注下（下圖），生理相關(guan)性(xing)更(geng)高，測試的(de)(de)結果更(geng)加準確，較高的(de)(de)通量（每塊芯片(pian)可以提供32-128個(ge)樣品）能夠(gou)在減少(shao)動物實驗的(de)(de)同(tong)時，提高藥物開發的(de)(de)效率，推動皮(pi)膚護理與再生醫(yi)學的(de)(de)創新。
圖：在AKITA芯片板(ban)上的(de)皮(pi)膚模型
八、其他(ta)器官芯片(pian)的應(ying)用
人體內不(bu)(bu)同(tong)(tong)器(qi)官(guan)對于血(xue)液的需求量(liang)不(bu)(bu)同(tong)(tong)，對應(ying)到體外模(mo)型的器(qi)官(guan)芯片則是(shi)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的器(qi)官(guan)對應(ying)的液流(liu)速度不(bu)(bu)同(tong)(tong)。英國器官芯片供應商CN Bio 在2018年發(fa)表了一篇文章，以(yi)展示其(qi)(qi)多種(zhong)器官科學、可靠的(de)構(gou)建(jian)過程(cheng)（下(xia)圖）。其(qi)(qi)中涉及到多達十種(zhong)器官的(de)構(gou)建(jian)過程(cheng)及建(jian)議，包括肝、胰腺、腸(chang)、肺(fei)、心、肌(ji)肉、腦、內皮、腎、皮膚。
圖：CN-Bio MPS系統4器官、7器官、10器官的分(fen)流、分(fen)區分(fen)解圖
（圖片來源于：SCIENTIfIC REPOrTS | (2018) 8:4530 | DOI:10.1038/s41598-018-22749-0）
如果(guo)您(nin)有任何器官芯片(pian)構建、應用、技(ji)術相(xiang)關(guan)的疑問，請聯系我(wo)們，也歡迎您(nin)關(guan)注(zhu)“曼(man)博生物”微信(xin)公(gong)眾號，獲取 的(de)資源。
相關產品
