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小鼠or類器官？6大案例了解人源化模型新進展( 四 )

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在最近的一項研究中 ， Emulate公司對其肝臟芯片進行了預測性毒理學測試 。 利用780個肝臟芯片 ， 對27種已知的肝臟毒性和非毒性藥物進行了盲法組合評估 。
“我們想知道 ， 對于預測藥物引起的肝損傷 ， 人類肝臟芯片的有效性有多高 ， ”Ewart說 ， “結果顯示 ， 在區分肝臟毒性和非肝臟毒性的小分子時 ， 人類肝臟芯片具有87%的敏感性和100%的特異性[1] 。 ”
值得注意的是 ， 本次測試的所有22種肝毒性藥物以前都被列為“安全藥物” ， 因為它們在動物模型中沒有顯示出毒性 。 而這些化合物卻總共導致了208名病人死亡和10例肝臟移植 。 Ewart表示 ， 如果在臨床前篩選過程中使用了人類肝臟芯片 ， 那么就可能可以避免部分死亡事件 。
一個財務框架分析評估了該技術的經濟影響 ， 結果顯示 ， 在新的候選藥物的醫藥開發項目中使用肝臟芯片 ， 可以節約相當于30億美元的研發生產力[4] 。
小鼠or類器官？6大案例了解人源化模型新進展
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圖.CNBioInnovations公司開發的器官芯片（OOC）平臺 。
⑦案例6：多器官微生理學系統
替代動物模型的潛在方法包括多器官微生理系統（MPS） 。 除了提供一種符合3R原則的方法外 ， MPS還可以產生比動物模型的研究結果更具有臨床意義的體外研究成果 。
目前 ， MPS的主要應用包括疾病建模 ， 吸收、分布、代謝和排泄（ADME）測試 ， 以及毒理學/安全性測試 。
CNBioInnovations公司的MPS可能包含幾個器官芯片系統 ， 比如肺部、肝臟和腸道系統 。 代表單個器官的系統可以連接成多器官系統 ， 以模擬藥物吸收和代謝等過程 ， 或推進器官間相互作用的研究 ， 如炎癥 。
CNBio公司的經營范圍 ， 包括MPS、經過驗證的3D細胞培養物、配套的耗材和研究服務 。 該公司認為 ， 其產品可以解決許多治療領域的藥物開發瓶頸 ， 包括代謝和傳染病、腫瘤和炎癥 。
PhysioMimix系列的單器官和多器官MPS ， 利用微流控技術來模擬血流并精確控制細胞微環境 。
在一項合作研究中 ， CNBio公司和FDA的科學家共同證明了使用PhysioMimix肝臟芯片系統得出的數據適用于藥物安全和代謝應用 ， 證明了其相對于標準體外模型的增強性能[5] 。
目前有許多器官芯片系統是互補的 。 CNBio公司首席執行官DavidHughes博士說：“生理相關性和通量之間存在著反比關系 。 ”
Hughes繼續說道：“這種器官芯片的培養最長可達四周 ， 這可以支持研究人員對長期用藥的研究 ， 研究長期用藥與藥物誘導的肝損傷之間的潛在聯系 。 ”
此外 ， 新的、相互連接的多器官（腸道和肝臟）模型在實驗室中重現了人體內的生理過程 ， 如用于評估藥物生物利用度的首過代謝 。
開放式架構系統提供了靈活性 。 新的PhysioMimix模型經過微調 ， 通過應用器官間和器官內的特定流速 ， 提供與人體相關的剪切力 ， 以盡可能地與人類的對應器官相匹配 。 專門設計的硬件和耗材可支持組織的特定要求 ， 如對腸道菌群至關重要的氧氣梯度 。
參考文獻：
1.SoragniC,NgCP,HeijmansJ,etal.Arobotised1546compoundscreeninaperfused3Dmicrofluidicangiogenesisassay.PosterpresentedatSLASEurope2021;June22–25,2021;Vienna,Austria.
2.DeHaanL,SuijkerJ,vanRoeyR,etal.AMicrofluidic3DEndothelium-on-a-ChipModeltoStudyTransendothelialMigrationofTCellsinHealthandDisease.Int.J.Mol.Sci.2021;22(15):8234.DOI:10.3390/ijms22158234.
3.TrietschSJ,NaumovskaE,KurekD,etal.Membrane-freecultureandreal-timebarrierintegrityassessmentofperfusedintestinalepitheliumtubes.Nat.Commun.2017;8(1):262.DOI:10.1038/s41467-017-00259-3.
4.EwartL,ApostolouA,BriggsSA,etal.QualifyingahumanLiver-Chipforpredictivetoxicology:Performanceassessmentandeconomicimplications.bioRxiv.PreprintpostedonDecember29,2021.DOI:10.1101/2021.12.14.472674.