军方和学术界开发人芯片技术

曾经有一段时间,在实验室里制造器官的想法只是科幻小说,但现在科学已经成为现实。埃奇伍德化学生物中心的陆军科学家和学术界合作者一直在研究微芯片上的“器官”。ECBC是世界上少数几家进行这种研究的实验室之一,但使ECBC与众不同的是,它的研究将直接影响作战人员。
该中心拥有《禁止化学武器公约》允许生产用于测试目的的化学战剂的美国唯一实验室。ECBC将测试芯片上的人对抗化学战剂,以了解更多关于人体对化学战剂暴露的反应,并探索暴露的各种治疗方案。
虽然该中心将与美国陆军化学防御医学研究所、维克森林大学、哈佛大学和密歇根大学合作设计芯片,但测试将在ECBC进行。bob88体育平台登录
这项为期五年的研究项目由美国国防威胁减少局(Defense Threat Reduction Agency)资助,将重点研究一个体外人体器官构建相互通信的平台。该平台将以与人类及其处理这些药物的能力相关的方式评估药物的有效性和毒性。
当DTRA征求提案时,ECBC的科学家们已经在对心脏、肝脏、肺和神经系统这四个器官进行研究。一旦提案被授予,该中心就开始专门研究心脏、肝脏、肺和循环系统。哈里·塞勒姆博士是ECBC生命科学的首席科学家,领导着ECBC的干细胞体外研究团队。

塞勒姆说:“干细胞是一个相对较新的研究领域。“ECBC使用的干细胞是由成人皮肤细胞制成的,称为诱导多能干细胞。”
每个芯片上的器官大约是一个u盘大小,是一个类器官,或一小块人体组织,旨在模拟实际人体器官的特性。它们由生长在膜上的多层细胞组成,并通过微流体相互连接,微流体是复制血管功能的微小微通道。它们的主要目的是取代动物研究。
今天,使用干细胞我们的研究项目正在推动我们朝着这个目标前进,”塞勒姆说。“在ECBC,筛选模型将用于评估医疗缓解程序的有效性和安全性,以及对士兵和整个国家的应对措施。”
根据塞勒姆的说法,化合物在人体内和在动物体内的表现往往不同。出于这个原因,使用了人类估计研究,但并不总是准确地反映人类的反应。由于化合物代谢的物种特异性差异,在实验室大鼠身上测试的药物并不总是能很好地转化为人类。在某些情况下,没有动物实验可以模拟人类的反应。例如,哮喘是人类特有的疾病。由于芯片上的人是由人类细胞制成的,这是退而求其次的选择。人体组织的反应和人体组织一样。
预计新的毒性预测模型将从更准确的人芯片测试中产生。这样既节省时间又省钱。在动物身上测试的药物在90%的情况下对人类无效。这种技术将导致更少的测试失败。科学家们将能够通过在测试过程早期确定哪些疗法有效或失败来缩小他们的研究范围。
“芯片上的人有望加快研究的步伐,从而实现科学突破,”研究微生物学家罗素·多尔西博士说,他是ECBC进行体外测试的成员之一。“对于军方来说,我们的芯片人肉研究将挽救实际作战人员的生命。”