肝芯片在人、大鼠和狗模型中识别药物毒性

在Wyss研究所开发的众多微工程器官芯片(器官芯片)模型中，肝脏芯片对许多行业特别感兴趣，因为对复杂生化相互作用的实时分析可以极大地增强在药物、食品和其他消费品开发中普遍存在的肝脏毒性测试。Wyss研究所独特的创新模式汇集了来自学术界、政府机构和生物制药公司的多学科合作团队，支持将器官芯片从学术项目转化为商业平台，以推进研究和开发。

模拟公司，一家从Wyss研究所分离出来的公司，将器官芯片技术商业化，今天宣布了一项新的研究，该研究基于Wyss研究所开始的工作，并与生物制药行业合作伙伴一起推进，表明其肝脏芯片模型重现了已知工具和工具的物种特异性毒性反应药物化合物在人，狗和大鼠肝脏中诱导。这些数据表明，肝脏芯片可能与动物模型一起用于临床前测试，以提高人类的安全性预测，目的是获得更好的临床试验结果和更安全的药物。这项研究发表在科学转化医学。

“这是努力改善的一个重要里程碑药物发现以及通过利用Wyss研究所独特的转化模型实现的开发过程，这使我们能够在技术发展的早期评估器官芯片在技术上和商业上的前景，”通讯作者Geraldine A. Hamilton博士说，他是总裁兼首席科学官，此前曾与Wyss研究所创始董事Donald Ingber博士合作，监督器官芯片技术的发展。“我们很高兴看到我们的客户将能够使用这种肝脏芯片实现什么进步，我们很感激有机会影响药物发现和开发过程，并改变患者的生活。”

肝脏芯片研究团队包括来自阿斯利康(AstraZeneca)、德国仿真公司(Emulate)、詹森研究开发有限责任公司(Janssen research & Development, LLC)和威斯研究所(Wyss Institute)的科学家，他们设计了一种物种特异性的肝脏芯片，其中包含在大鼠、狗和人类肝脏中发现的多达四种不同的细胞类型，以近似肝脏的最小功能单位。研究小组首先将肝脏芯片暴露在FIAU(一种已知会导致人类肝毒性的化合物)中，并观察到狗和大鼠芯片的毒性比人类芯片低得多，且毒性程度各不相同，重现了之前在动物研究中观察到的情况。当研究人员测试肝脏芯片对Janssen提供的不同候选药物分子的反应时，他们发现药物对人类和动物肝细胞功能的影响存在差异，这与在体内观察到的情况相似。他们还能够测试不同药物的潜在作用机制，并获得传统基于细胞的系统或动物模型无法观察到的见解。

从台式电脑到市场

大多数进入临床试验的药物都是先在动物身上试验，以确保它们在用于人体之前是安全的。在大鼠和狗身上进行肝毒性测试是临床前研究中大多数候选药物的标准，但这些测试可能产生相互冲突的结果，并与后来在人类身上看到的反应相冲突。人体肝毒性是药物在临床试验中失败的主要原因之一。

肝脏芯片的研究表明，该平台可以帮助确保更早地识别安全和有效的治疗方法，并在开发过程中尽早拒绝无效或有毒的治疗方法。因此，成功通过管道和进入临床的新药的质量和数量可能会增加，监管决策可以得到更好的信息，患者的结果可以得到改善。推进药物安全性和有效性的评估是最初由Wyss研究所召集的合作者共同的目标。通过与业界的大量合作，并在国防高级研究计划局(DARPA)，食品和药物管理局(FDA)和国家卫生研究院(NIH)的资助支持下，Wyss研究所在完善器官芯片技术和评估其市场应用方面发挥了核心作用。

这种肝脏芯片是基于Ingber实验室开发的技术，由一种透明、柔软的聚合物组成，大约有USB驱动器大小，内部有平行通道，里面排列着活细胞。通道和细胞类型的空间排列更准确地再现了体内人体器官的组织微环境，并表现出与人类相似的生理反应和疾病状态。Wyss研究所开发了各种各样的器官芯片，包括肺、肠、脑、肾、骨髓和肝脏，然后将商业化工作转移到simulate，后者将工作扩展和改进为他们商业化并继续开发的器官芯片。

目前，该公司正在向研究、制药、生物技术和化妆品行业的研究人员推销其器官芯片作为预测人类相关模型，并计划在未来将其产品扩展到疾病建模领域。

“这项工作代表了器官芯片领域的一项重大成就，因为它展示了这项技术的力量，可以深入了解目前临床前动物模型经常失败的人类相关反应。这需要其他人的评估和确认，但如果是这样，那么这可能会改变世界各地药物开发的方式，并有助于开始减少用于药物的动物数量药物合著者Don Ingber说，他也是哈佛医学院的Judah Folkman血管生物学教授，波士顿儿童医院的血管生物学项目，以及哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院的生物工程教授。