“器官”與“芯片”，兩樣看似相隔甚遠的事物，如今已能“融為一體”。在合肥，來自中國科學技術大學的創業團隊正把實驗室的技術轉化成實際中的應用。他們利用芯片加工技術打造“人體器官”，研制出的器官芯片能成為藥物研發的“試驗場”，加速創新藥的測試，還能成為部分患者的“替身”，用于精準醫療。如今，他們的器官芯片技術已經做到國際領先。3月15日，合報全媒體記者來到駱華生物，揭開器官芯片的神秘面紗。器官芯片是什么？在安徽駱華生物科技實驗室內，記者第一次近距離接觸器官芯片。與印象中的“芯片”不太一樣，器官芯片大都通體透明且有一定厚度，厚約0.5cm，好似一小塊透明橡皮，每塊大小也不一，小的有如指甲蓋，大的有如銀行卡。與想象中的“器官芯片”也有所不同，雖然分別貼有“肺器官芯片”“肝器官芯片”的標識，但肉眼觀察其中，并未發現“器官”，只見一條條清晰的如同電路導線般紅色與藍色的通路?！澳闳庋劭吹降募t色通路里，充滿了由活細胞培養出的器官功能單元。藍色通路則是活細胞所需的各種營養物質等的傳輸通道?！卑不振樔A生物科技有限公司總經理苗春光博士表示，在顯微鏡下，“藏有”人體器官功能單元的“小世界”才會“揭開面紗”。苗春光介紹，器官芯片是一種可模擬和重構人體器官生理功能的工程微芯片?？蒲腥藛T根據需求，利用體外仿生技術，能夠在其中培養出高度仿生的人體器官功能單元，同時，在其中的微流控系統中搭建組織器官的微環境，從而重建器官和組織的結構和功能，開展相關體外實驗。三維細胞培養，在“毫末之上”建“高樓大廈”之所以被稱為“器官芯片”，因為它的研制過程用到的正是芯片的加工、制造方法。芯片制造相當于在“毫末之上”建“高樓大廈”，器官功能單元的結構復雜性也不亞于“高樓大廈”。因此，與傳統2D靜態細胞培養方式相比，器官芯片能夠有序地將細胞組裝成特定組織結構，模擬真實器官中的復雜三維結構，盡可能1：1還原人體器官的三維狀態?！皞鹘y細胞技術能做的，它能做。一些不能做的，它也能做?！泵绱汗庹f。就在這一小塊“方寸之間”，利用芯片加工技術，還能體外構建包含有多種活體細胞、功能組織界面、生物流體和機械力刺激等眾多因素的組織器官環境。通過精確模擬細胞在體內的生物化學環境等，能在器官芯片中精準重現人體器官真實的生理、病理活動以及機體各種生物學行為、反應等。同時，能對此進行高分辨率實時成像和體外分析。駱華生物研發工程師劉亮亮告訴記者，器官芯片通體透明的材料就是為了便于觀察細胞的反應和狀態。而其中的各種通路還能作為工程血管系統，將實驗所需的特定流體輸送給細胞。此外，還能將熒光生物標記物等光學顯微鏡標記物輸送其中，從而監測細胞的健康狀態及動態活動等?！斑@里模擬的就是肝的基本單位——肝小葉在體內的微環境?！眲⒘亮聊闷鹨粔K“肝芯片”說道，首先我們在其中培養出了與人體中一樣的，呈正六邊形結構的肝小葉細胞。同時，通過通路設計等，模擬出該細胞“兩進一出”的物質代謝特征，從而重現了肝基本功能單位的正常運行模式。為新藥開發、精準醫療提供新路徑器官芯片究竟有何作用？“新藥研發是一個耗資、耗時以及失敗率都極高的工程?！眲⒘亮帘硎?，器官芯片可以通過替代動物實驗，加速創新藥物的開發。劉亮亮介紹，雖然動物模型在新藥開發等醫療領域有著巨大貢獻，但研究人員早已意識到，動物和人類研究之間頻繁出現的不一致性，并且這種方式往往要耗費極高的成本。而更準確、更高效、低成本，成為了器官芯片的核心優勢?！捌鞴傩酒哂薪咏梭w水平的生理功能，在進行藥物吸收、代謝及毒性等方面的實驗有著極大優勢，能得到更準確的藥物測試數據，從而提高效率，節省成本?！眲⒘亮两榻B，不同于動物實驗需要漫長的時間與較大的資金投入，通常情況下，器官芯片從設計、細胞培養到出廠使用，只需要一周左右的時間，成本也相對較低。不僅如此，由于動物和人存在種屬差異，隨著醫療技術的進步，如今不少藥物研制的需求動物實驗已完全無法滿足?！氨热鐒游锘臼遣粫猛达L這個病的，所以很難用其開展該類型藥物研究，而器官芯片可以模擬更多疾病模型。此外，還可以讓多個器官芯片相互鏈接，模擬出更復雜的人體內臟環境，觀察藥物對復雜環境的數據?！痹卺t療端，器官芯片還可成為患者的“替身”?！拔覀兡軌蛱崛〔∪说氖中g組織樣本，比如腫瘤，來進行體外培養，再通過體外試驗進行藥物篩選等，為病人找到更好的個性化治療方案，精準醫療?！眲⒘亮两榻B。此外，研究人員通過精確控制多個系統參數，還可利用器官芯片更加直觀地研究機體行為，預測或再現毒素、輻射、香煙煙霧、病原體和正常微生物組等給人體帶來的影響。這在生命科學研究、生產安全等領域也能發揮重要作用。力爭讓先進生命科學技術造福更多人2019年，中國科學技術大學科研團隊發起成立安徽駱華生物科技有限公司，希望把實驗室的技術轉化成實際中的應用。如今，企業已經授權19項實用新型授權專利，申請15項發明專利，獲得中國創新創業大賽優秀企業獎等眾多榮譽?！霸谄鞴傩酒@一技術領域，目前，我們已經做到國際領先，曾研制出世界首款雙血供的單肝小葉肝芯片等?！泵绱汗饨榻B，最大的技術難點就在芯片的設計和加工以及體外三維類器官構建上?！安┦慨厴I后在導師的幫助下我們成立了這家企業，創業之初的5個人都來自科大?！泵绱汗饣貞?，幾年來，公司規模從最初5人發展至如今的80人，場地也從最初200平方米的出租屋，發展成如今包含工廠、實驗室、辦公室等的4000平方米綜合性辦公區域。苗春光介紹，器官芯片涉及學科和技術十分廣泛，包括生物醫學工程、化學、新材料、力學、電子學等，合肥的人才資源和創新基礎給他們提供了巨大發展動能。創業過程中，在政策、資金、用地、市場等方面，合肥市、高新區也給予著持續的幫助。就在今年2月，合肥又成立了生物醫藥產業協會，集聚了安科生物、歐普康視、智飛龍科馬等百余家生物醫藥產業企業，“架橋鋪路”，幫助各企業在產業合作上深層次推進，以合力推動產業加速發展，駱華生物也在其中?！斑@是又一個很好的發展機遇?！泵绱汗庹f，產業協會將能幫助他們與相關科研機構、配套企業、醫療機構等整個上下游生態鏈充分對接，找到更多合作機會。與此同時，駱華生物也將把自身的技術平臺向更多企業開放?！昂芏嗥髽I都是做創新藥物研制的，我們可以幫助大家解決藥物實驗模型構建等難題，為他們提供良好的技術支撐?！泵绱汗饨榻B，目前，團隊已與中國科學院合肥物質科學研究院、安徽醫科大學第一附屬醫院、安徽中醫藥大學等30多家省內外高校院所、醫療機構建立了合作，他們研制的器官芯片也已經真正走進了應用場?！跋Ｍㄟ^我們的努力，讓國內器官芯片技術水平不斷向前進，讓先進的生命科學技術造福更多人?！保ê戏释蛻舳?合報全媒體記者 劉暢司晨/文楊鋒/攝）