@ 2014.08.29 , 22:28
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用于研制药物的生物芯片,可以模拟人体机能

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想象一下,如果科学家可以用芯片重造一个你或者至少是你身体的某一部分,会是怎样的?这可能会让医生更准确地对症下药让你更快恢复健康,避免一些痛苦、错误的试验过程及对医疗保健系统造成的沉重负担。

目前,加州大学伯克利分校的实验室里争优一批研究员正在为此而努力着,想要在微小的芯片里培养出人类器官组织(如心脏、肝脏)。这里所说的芯片并不是一般的计算机芯片,它们是微型的网络,由人体皮肤中的细胞进一步分裂进化成科学家们想要研究的组织,在一个显微镜上面的微小的塑料管状衍生。

研究目的为寻找模拟真实人体器官功能生存的组织,这样医生们就可以淘汰掉对人体有毒或者根本不起作用的治疗,找到廉价、快速见效的方法。可以摒弃传统的在动物或人体做多年实验,可以以很快的速度拿出治疗方案取得显著疗效。更重要的是,传统的药物开发都是针对一群人适用,临床医生往往不知道在个别患者身上会有什么作用。伯克利研究员Anurag Mathur说,芯片能够将所有药物个性化,开的药在身体中的具体反应也能被读取出来。

为模拟人体器官机能而生的芯片

伯克利分校的这次项目获得了奥巴马医改建立的加速治愈网络(the Cures Acceleration Network)的资助,因为医改中有关于它的分类,被称为“类器官芯片”研究。该机构还资助了其他的生物芯片研究项目,并且据今年5月发表在《自然医学》杂志上的研究,哈佛大学的科学家们已经利用“类心脏芯片”研究过巴氏综合症(Barth syndrome)。巴氏综合症是一种遗传性心脏疾病,患者会有扩大型心肌病变、嗜中性白血球减少、骨骼肌肉病变及粒线体异常等症状。这类型的研究仍处于初级阶段,但一旦成功就能大大简化药物研究过程甚至降低药品价格。

不过,并不是所有项目都能这么幸运,没有资助的项目就只能自己出资增加了公司的成本,专家也指出这些新科技的出现往往是新药物价格高涨的根源。如果类器官研究成功了,新药物的研究速度、成本及准确度都将提高十倍。

活的半导体

模拟生物机能的芯片技术借鉴了十年前半导体产业做晶体管开发的技术,让电脑越做越小也发明出越来越多用途。这次革命还为国家的太空计划作出贡献,一些科学家称生物技术可能也会得到类似机会发展革新。

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据伯克利分校研究组成员介绍,研发成功之后只要将蓝图设定为特定类型的生物芯片(比如模仿肝脏、心脏的结构),制作成本可能只要几块钱。最难也是最昂贵的部分就是雀斑细胞正确组装,而且衍生出的微组织能够像真的器官、组织一样工作。这些就是伯克利实验室里正在潜心研究的重点。

科学家们相信,它们最终可以实现在很短的时间内对不同剂量的不同药物做各种实验,就像计算机里的大规模运算一样,只不过芯片是在生物学领域。而且Mathur还和该校另一个实验室的生物工程师Luke Lee一起创建包含心脏、肝脏在内的内脏组合芯片,如果成功的话希望能和加速治愈网络的其他团体再合作将各种人体器官组合拼接,以乐高风格创建一个简单的人体模型。这样可以帮助科学家在了解药物对单一器官工作时又会如何影响整个身体系统。

替代动物实验

当然,也有专家对这些工作表示怀疑。归根结底就是质疑芯片到底能多真实地模拟出人体机能及产生多好的作用。芯片毕竟是芯片,因为缺乏血管所以最多只能存活几个月,又没有真实器官来的复杂。试图模仿大脑的研究人员称能够完成人脑所有功能的成熟电路还不存在。

另外还有人质疑,这些芯片做出来之后是不是真的会降低价格。眼下新出的药物可以坐地起价,因为它们没有竞争对手。但是如果完成,类器官可能带来更多、更大的机遇,那是远超药物研究速度和价格之外的。

现在很多临床前的研究都是在动物身上试验,没有模拟人体系统的先例。我们在生物医学研究上的知识空白很大,我们不完全知道到底是什么导致了一些疾病。加速治愈网络的研究员Bernard Munos说,我们现在的临床治疗就像在扔飞镖,但是类器官可以改变这一点(至少在理论上)。

本文译自 WIRED,由译者 sein 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 10+1

  1. h_lonely
    @3 years ago
    2526840

    能模拟铅笔么

  2. 2526843

    @h_lonely: 果然弯了。

  3. 某包子N
    @3 years ago
    2526850

    不明觉厉

  4. 2526853

    我知道你们在想些啥

  5. 神奇约翰尼
    @3 years ago
    2526875

    伟哥用上去会怎么样?

  6. 晋林
    @3 years ago
    2526888

    不是早就有了?周星星的百变新君

  7. wxd356
    @3 years ago
    2527074

    这篇好像很难评论的样子,昨天两个评论,今天才六个

  8. 2527324

    最 难也是最昂贵的部分就是雀斑细胞正确组装

    这拿来干嘛?

  9. Red♂小智
    @3 years ago
    2528552

    这篇的内容在生物研究人员看来也不太有意思,也不太关心。。。

    生物芯片最主要的用途还是高通量的检测和筛选,也就意味着它是用来高效地进行枯燥乏味的实验。指望它模拟人体还是希望不大。

  10. yuyuan021
    @3 years ago
    2528905

    @Red♂小智: 这个生物芯片跟你说的生物芯片不是同一个东西吧

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