相傳，"藥王神"神農(nóng)氏為了給老百姓消災(zāi)祛病，決心嘗百草，定藥性。神農(nóng)氏遍嘗百草，多次中毒，最終因嘗試斷腸草而離世。不要以為這種事情只發(fā)生在神話里，大名鼎鼎的Barry Marshall干過(guò)更"出格"的事情。Marshall為了研究幽門螺旋桿菌的致病性，竟一口氣喝下一試管的幽門螺旋桿菌。最終，5天之后，他的目的達(dá)到了，差點(diǎn)因此病死。后來(lái)，他因?yàn)檠芯坑拈T螺旋桿菌的貢獻(xiàn)，獲得了2005年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

　　那些Marshall們之所以"舍得一身剮，喝毒試藥連眼睛都不眨"，就是因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候技術(shù)落后，或者沒(méi)有合適的研究模型。后來(lái)，由于以身試毒實(shí)在是太危險(xiǎn)，就抓來(lái)小白鼠啊、猴子啊等，讓它們?nèi)ロ敯?quot;嘗百藥"。同時(shí)，為了研究新藥對(duì)人體的影響，科學(xué)家開(kāi)始在培養(yǎng)皿里培養(yǎng)人體細(xì)胞，看看這些新藥對(duì)人體細(xì)胞是不是有毒副作用。那些新藥只有過(guò)了這兩關(guān)，才可以進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)。

　　但是小鼠和人類離體細(xì)胞并不能替人類把好試藥的大門。據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)入臨床試驗(yàn)的新藥，通過(guò)臨床I期和III期的概率約為60%，通過(guò)臨床II期的概率僅為30%，這樣一來(lái)能夠順利通過(guò)三期臨床試驗(yàn)的藥物僅有10.8%。那些在臨床上被KO掉的新藥，主要是因?yàn)榀熜Р缓?，甚至是?duì)人體有毒副作用。

　　90%的新藥都要被KO掉，這是多么巨大的浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在一種新藥面市，平均研發(fā)費(fèi)用竟高達(dá)10億美元，歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)8-14年。必須找到一種更加迅速、有效的臨床前實(shí)驗(yàn)方法,縮短藥物研發(fā)周期，降低研發(fā)費(fèi)用。

　　人體器官芯片研發(fā)計(jì)劃

　　為了解決這一難題，2012年美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究中心（NIH）、美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）和美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）聯(lián)合發(fā)起"organs-on-chips"（人體器官芯片）的研發(fā)工作，計(jì)劃投入7500萬(wàn)美元。

　　再來(lái)看看參與研發(fā)團(tuán)隊(duì)的陣容：哥倫比亞大學(xué)、康奈爾大學(xué)、杜克大學(xué)、哈佛大學(xué)、霍普金斯大學(xué)、麻省理工大學(xué)、威斯康星大學(xué)、加州大學(xué)、華盛頓大學(xué)、范德堡大學(xué)、德克薩斯大學(xué)、匹茲堡大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)等十余所美國(guó)高校。

　　這個(gè)"organs-on-chips"到底是個(gè)什么技術(shù)，竟?fàn)縿?dòng)了這么多頂級(jí)機(jī)構(gòu)的心？

　　下面我們就拿走在前沿的哈佛大學(xué)Wyss研究所的創(chuàng)新性工作，詳解"organs-on-chips"技術(shù)。

　　在新藥的臨床前實(shí)驗(yàn)中，使用小白鼠模型能夠了解新藥對(duì)整體的影響，但不能很好的反應(yīng)新藥對(duì)人體的影響；使用體外培養(yǎng)的人體細(xì)胞，能夠了解新藥對(duì)人體的影響，卻又缺乏整體的把握。因此，早在10多年前，康奈爾大學(xué)的Mike Shuler首次提出了，用人體不同器官的細(xì)胞在芯片上構(gòu)建人體組織，模擬人體環(huán)境的設(shè)想。

　　以Wyss研究所開(kāi)發(fā)的肺芯片，詳解芯片的基本結(jié)構(gòu)

　　Wyss研究所使用了制作計(jì)算機(jī)芯片的技術(shù)，將活的人體器官細(xì)胞植入到芯片上，同時(shí)芯片可以模擬細(xì)胞在人體內(nèi)的環(huán)境。在芯片的槽道中有三個(gè)并列的流體通道，兩邊的通道是真空通道，中間的通道是植入細(xì)胞的通道。