芯片中的人类大脑碎片以及其他器官模拟器

比米粒还小的人工大脑、微型 SD 卡大小的棒状心脏以及许多其他“器官芯片”可以帮助医生了解人体内部运作。今天，美国国防部高级研究计划局和美国食品药品监督管理局宣布了一项耗资 7000 万美元的新计划，名为“药物测试组织芯片”，旨在无需使用手术刀即可研究各种人体器官的微环境。

多种类型的芯片实验室已用于研究某些器官或组织如何运作，以及它们如何对可能作为新药的小分子作出反应。但它们的范围往往有限，只能研究某些细胞类型或液体类型。该项目要求科学家构建 10 个不同的芯片器官，将它们连接在一起以模拟真实的身体，并设计可以自动控制液体流动和进行分析的软件。

这将是动物试验的一种很好的硅基替代品，动物试验存在争议，而且并不总是有效——小鼠或大鼠无法模拟人类疾病和障碍的全部范围。根据美国国立卫生研究院的数据，超过 30% 的人体临床试验失败，因为药物在人体中的作用不如动物试验中那么大。该系统将能够测试人类对新药的潜在反应，并且能够在开发过程的早期淘汰有毒药物。

哈佛大学的 Wyss 研究所、范德堡大学、康奈尔大学、约翰霍普金斯大学和加州大学伯克利分校都是这项新项目的合作伙伴。在范德堡大学，研究人员将努力研究大脑及其难以攻克的屏障，这些屏障阻止各种药物进入大脑。最棘手的是血脑屏障，它允许大脑运作所需的某些化合物通过，但会阻挡大多数其他物质，包括可能有用的药物。一种新的“微脑”将通过结合人类大脑的一片、一个充满脑脊液的腔室和血管来研究这些能力，它们结合在一起就像一个真正的大脑一样运作。

项目负责人、范德比尔特综合生物系统研究与教育研究所所长约翰·威克斯沃在一份声明中表示：“使用完全人类的细胞开发一个包含神经元以及血液、大脑和脑脊液之间所有三个屏障的大脑模型，本身就代表着一项根本性的进步。”

在哈佛大学，怀斯研究所的科学家将在他们之前的器官芯片研究的基础上，研究肺、心脏、肠道等。这个为期五年的项目今天启动，其中包括 17 项单独的资助。