团队将使用“芯片上的器官”微型设备来评估致命辐射暴露的治疗方法
哈佛大学威斯生物工程研究所(Wyss Institute for biological Inspired Engineering)的一个团队获得了美国食品和药物管理局(FDA) 560万美元的拨款，将其芯片上的器官技术用于国家安全和卫生官员感兴趣的新应用:测试人体对辐射的生理反应，并评估用于对抗这些影响的药物。这项工作也将得到波士顿儿童医院血管生物学项目团队的支持。
这个为期多年的项目将研究“芯片上的器官”(一种由活的人类细胞组成的微型微流体装置，可以模拟复杂的器官生理)是否可以代替动物来评估医疗治疗的有效性和安全性辐射病，即急性辐射综合症。除了动物试验涉及的伦理问题外，动物模型往往不能准确预测人类反应，而且涉及接触致命物质的人体试验辐射是不可行的。
ARS是一种严重的疾病，通常在短时间内，当身体接受高剂量的辐射时就会发生。症状包括食欲不振、疲劳、发烧、恶心、呕吐和腹泻，以及癫痫、昏迷和死亡。该项目是FDA于2010年发起的医疗对策倡议(MCMi)的一部分。
“MCMi的基本目标之一是确保我们做好准备，有效应对可能涉及辐射或核袭击的恐怖主义行为，以及福岛核事故核灾难FDA项目负责人Luciana Borio说。“关于人类对辐射的生理反应，我们还有很多需要了解的地方，我们很高兴能探索威斯研究所的新型人体芯片器官的潜力，以一种安全、经济的方式填补这一知识空白。”
该研究所的器官芯片技术已被国际公认为有潜力取代动物试验，并成为模拟人类疾病、测试新药和筛查环境毒素的新方法。今年早些时候，该研究所的芯片肺获得了英国国家动物替代、改良和减少研究中心(NC3Rs)的3Rs奖。该奖项是在科学转化医学证明了该团队成功地使用芯片上的肺来模拟人类肺水肿(或“肺上的液体”)，并测试正在开发的潜在新药疗法。
“我们目前有超过10种不同的芯片上的器官正在开发中，我们很高兴与FDA合作，探索一种新的方法来快速识别辐射对策，而不必依赖于动物研究，”Wyss研究所创始主任Don Ingber博士说，他领导着该研究所的芯片上的器官工作。
fda资助的项目将研究三个芯片上的器官——使用计算机微芯片制造技术设计和制造。这三种设备模拟人类骨髓、肠道和肺器官的结构和生理。人体的这些器官系统最容易受到辐射的毒性影响，特别是因为肺部暴露于空气中的颗粒物，而肠道和骨髓的细胞周转率极高。
“我们的芯片上的器官使我们能够研究特定的人体细胞类型和器官系统对辐射的反应，这在动物研究中是非常困难或不可能模仿的，”Wyss高级职员科学家Tony Bahinski说，他是博士，工商管理硕士，联邦航空管理局，他正在帮助领导这个项目。放射的影响和器官对潜在放射疗法的反应可以实时观察;这种微型设备大约有记忆棒那么大，由透明、柔韧的聚合物制成，可以连接到精密的成像设备上。
芯片上的肺重现了人类呼吸时肺的物理扩张和收缩方式，芯片上的肠道模拟了肠道的蠕动运动。这种重建活体器官物理微环境的能力使芯片上的器官能够以传统培养系统无法实现的保真度再现功能，这代表了这些新型生物激发微技术的关键优势。
骨髓芯片采用了一种独特的器官芯片设计方法，该团队使用组织工程在体内形成完整的骨骼和完整的骨髓，然后通过手术将其移除，并将其置于实验室的微流体条件下。在那里，它可以接受放射和放射治疗的测试。
Bahinski说:“在这个项目结束时，我们应该对我们的骨骼、肠道和肺部对辐射和放疗的生理反应有更好的了解。”
除了FDA, Wyss研究所还感谢美国国防高级研究计划局(DARPA)和美国国立卫生研究院(NIH)对其芯片上器官技术的支持，这导致了这些设备的发展。
