国产器官芯片的发展

鉴于I期试验中只有十分之一的临床前候选药物可能会获得市场认可，因此迫切需要更好的临床成功预测指标。由于药代动力学和药效学（PK/PD）的物种差异，体外模型过于简化以及对基本病生理的了解不足，将体外研究的结果转化为体内情况仍然是一个挑战。终止通常归因于动物研究中发现的安全问题，可以通过更准确地预测吸收，分布，代谢和排泄（ADME）谱来很大程度地减少。尽管2D单层细胞培养实验和动物模型已深深地嵌入到药物基础设施中，但仍然存在明显的差距，效率低下和不准确之处，因此需要新的替代和补充研究模型。在生物工程和细胞生物学的交叉中，存在着一种新的发现和开发药物的方法，人们正在寻求这种新方法来克服众所周知的低临床成功率。微生理系统（MPS），也即器官芯片系统是一类新兴的体外模型，有望通过在研发的关键阶段提供可靠的生理相关数据来加快药物开发。英国CN Bio的Physiomimix器官芯片正是基于实现此远大目标而应运而生。器官芯片系统有哪些品牌？国产器官芯片的发展

通过与麻省理工学院的合作关系，CN-Bio从麻省理工学院生物工程系的器官芯片先锋和长期合作者琳达·格里菲斯教授（LindaGriffith教授的团队近期发布了使用该系统的发现）和东北大学的联合技术持有人丽贝卡·卡利教授处获得了GuMI设备的许可。在实验室中模拟人体微生物组是一项挑战，特别是因为它的数千株细菌中有许多在暴露于氧气中时无法生长或存活。基于动物和体外细胞的模型为这一研究领域提供了一些见解，然而，到目前为止，还没有一个系统用于长期体外共培养结肠粘膜屏障，以支持这些高度氧敏感微生物的生长。GuMI装置使研究人员能够精确控制系统内的氧气水平，使厌氧细菌能够在肠道屏障上方的粘液层中生长，这与人类的生理学非常相似。微泵循环细胞培养基，以确保细胞得到营养，并从系统中去除细菌，以进行微生物组的特定分析。肠类器官芯片官方代理商器官芯片为组织（如肺、肠、肝、心脏和其他）中的血液和气流开发了一条狭窄的通道。

OOC器官芯片模型和其他MPS的应用程序多种多样-就像它们的制造和设计方法一样。已为大多数组织类型开发了Organoid，器官芯片模型和其他MPS，并提供了前所未有的进行毒性测试，个性化药物以及PK/PD和疾病机制研究的机会。考虑到它们在药物开发中的重要性，已大力致力于开发吸收和代谢模型。肠道药物吸收的测定通常采用静态2D单层培养中的结肠腺ai细胞（Caco-2）。尽管它们很受欢迎，但Caco-2分析存在固有的局限性，导致对细胞瓶药物转运的严重预测不足。创新的器官芯片技术为克服这一问题提供了机会，因为可以更精确地复制体内条件。改善肠道MPS上皮屏障的完整性是当务之急，这可以通过测量跨上皮电阻来评估。为了实现这一目标，在英国CN-Bio的Physiomimix平台上已经将Caco-2细胞与其他肠细胞（如杯状粘膜细胞）共培养，以提供进一步的复杂性并补充动态灌注模型。

微流控器官芯片的微流体通道中可以包含各种各样的复杂组件，例如微泵系统，混合室，合成基质，传感器（可以集成到在线数据记录器中），阀门和可单独控制的气动管线。必须为多器官芯片MPS建立细胞交流的途径，这可能涉及可溶性因子或细胞跨基质迁移。可调的流速，MPS内和MPS外的混合和分布，以及可调节的氧合水平为研究人员优化细胞活力或提出实验性问题提供了高度的灵活性。微流控器官芯片这些紧凑且适应性强的系统背后是各种各样的设计和制造方法。计算机辅助设计工具用于生成微流体和微电子系统的数字3D设计，可以将其导入3D打印软件（也称为“叠加制造技术”）。组织工程支架的生产中存在多种3D打印方法。基于挤压的3D打印是一种成熟的方法，它使用逐层工艺直接沉积热塑性或热固性材料。相反，采用立体光刻技术来印刷整个微流体系统，并利用光和光反应性材料引起空间控制的光聚合。 在预测期（2020-2027年），全球器官芯片市场预计将以39.70%的高复合年增长率增长。

英国CNBio的PhysioMimix器官芯片可在一系列培养条件下进行先进的长时间体外肝脏培养以及进行不同阶段NAFLD/NASH疾病模型的构建。此生理相关的实验模型旨在帮助加速针对该慢性肝病的新疗法研究的进程。使用器官芯片，我们已经开发出了一种完整的人类灌注体外NAFLD模型，利用3D培养的原代人肝细胞（PHH）来模仿肝脏的微体系结构。细胞使用高浓度的游离脂肪酸培养长达四周，以诱导细胞内甘油三酸酯（脂肪）累积并模仿肝脂肪变性。研究了该模型中细胞的CYP酶活性变化，以及对已知的肝毒性剂在IC：50浓度附近给药时的影响。器官芯片主要用于体外模拟更加接近体内的细胞生长微环境。人类器官芯片中国代理权

器官芯片的开发涉及到多学科的交叉领域，整合微加工、微流控技术、新材料、流体物理和生物组织工程等技术。国产器官芯片的发展

设计和制造单器官芯片和多器官芯片微物理系统（MPS）的先进器官芯片公司英国CN-Bio宣布，它已获得麻省理工学院（MIT）和美国东北大学（Northeastern University）的一种新型肠道微生物组建模工具GuMI的许可权。该技术计划于2023年投入商业应用，将集成到CN-Bio的PhysioMimix OOC单器官芯片和多器官芯片MPS系列中，使研究人员能够研究微生物组与肠道之间的直接相互作用，以及微生物组对肝脏和大脑等器g的更大的影响。研究人类微生物组及其对人类健康影响的能力是一个具有重大研究兴趣的领域，也是器官芯片技术的关键应用。 国产器官芯片的发展

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