哈佛研究員通過創(chuàng)建一個“微型芯片上的人體”來實現(xiàn)個性化醫(yī)療

哈佛大學(xué)科學(xué)家發(fā)布了他們的最新論文。論文中，他們表示已在聚合物芯片上構(gòu)造出了復(fù)雜的人造大腦，并且正在使用甲基苯丙胺（***）來測試這顆大腦的生理反應(yīng)。

這項研究由哈佛大學(xué)維斯生物工程研究所的本·毛茲、安娜·赫蘭和愛德華·菲茨杰拉德共同領(lǐng)導(dǎo)，代表了器官芯片技術(shù)的前沿科技。這種模擬器官功能的方法將人細胞培養(yǎng)物整合到微流控芯片（Microfluidic chip）中，并觀察對新分子和刺激的反應(yīng)。

研究人員選擇使用使用***來作為刺激源，原因在于這種毒品對大腦的影響程度很大，因此，他們試圖利用這種新系統(tǒng)揭示***對神經(jīng)血管不同部位的代謝作用。

換句話說，這些器官芯片允許科學(xué)家觀察人造大腦受到毒品影響的過程，從而進一步研究大腦的功能。這不僅有助于解開常見的成癮物質(zhì)對大腦的影響，也可以為諸如毒品等成癮物質(zhì)的治療提供信息，而且有助于開拓新方法，為大腦中的正確目標(biāo)提供有用的藥物。通過進一步的研究，科學(xué)家有望開創(chuàng)新的方式，將正確的藥物輸送到大腦的相應(yīng)部位。

維斯團隊試圖復(fù)制血腦屏障（blood-brain barrier）的作用。這種半滲透性過濾器的作用就像大腦中的保鏢，允許像水和葡萄糖這樣有用的物質(zhì)從血液中流向神經(jīng)元，同時不讓它們接觸到具有潛在危害的分子。

為了人工模擬這種相互作用，科學(xué)家們將一個裝滿神經(jīng)細胞的大腦芯片與兩個含有內(nèi)皮細胞、星形細胞和周細胞（這是控制腦屏障的細胞類型）的腦屏障芯片連接起來。

人工血液和脊髓液流經(jīng)該系統(tǒng)，把分子引入血腦屏障芯片，之后分子被過濾到與血腦屏障芯片相連的腦芯片中。

這就是***發(fā)揮效用的地方。甲基苯丙胺的最大影響之一是增大了血腦屏障的滲透性，使得血腦屏障允許更多的有害分子進入。當(dāng)1.5毫米的甲基化物流入血腦屏障芯片時，大約10%的劑量穿過屏障進入大腦芯片，并與神經(jīng)元結(jié)合。通過芯片反饋的結(jié)果，我們可以模擬藥物對神經(jīng)產(chǎn)生的作用。

除了藥物實驗外，芯片也適用于神經(jīng)病理學(xué)研究。研究人員通過把中風(fēng)、阿爾茨海默癥、創(chuàng)傷性腦損傷或其他疾病患者的細胞集成到芯片中，并使用基因編輯的方法準(zhǔn)確檢測疾病。

毛茲，赫蘭和菲茨杰拉德分別在特拉維夫大學(xué)，KTH皇家理工學(xué)院和烏普薩拉大學(xué)的實驗室開發(fā)新的有機芯片平臺。

“目前，我們在維斯研究所和實驗室都有許多涉及系統(tǒng)和概念的研究。” 毛茲說，“比如，在芯片上建立一個包含更多器官的微型人體。最終，我們的目標(biāo)是在芯片系統(tǒng)上創(chuàng)造個體的單一器官?！?/p>