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WFIRM的3D打印系統(tǒng)顯示癌癥藥物如何影響我們器官

來源：narkii 瀏覽數(shù)：
責任編輯：傳說的落葉時間：2017-10-10 20:01

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[導讀]當科學家將系統(tǒng)用于治療癌癥的藥物時，他們發(fā)現(xiàn)藥物對器官性心臟有不利影響。

北卡羅來納州維克森林再生醫(yī)學研究所（WFIRM）的科學家們使用3D打印開發(fā)了一種“人體芯片”藥物檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由心臟，肺和肝臟的微器官組成。

當制藥公司開發(fā)新的藥物時，他們面臨90％的失敗率。這聽起來很沮喪，但它只是發(fā)現(xiàn)有效和什么不起作用的過程的一部分。

然而，高失敗率是有代價的。

那是因為確定新藥失敗或成功需要大量的投資，首先要開發(fā)藥品，還需要廣泛的檢測設備和活體動物，看看藥物是如何運作的。

“人體芯片”的概念可能會改變這一切。使用先進的3D生物打印設備的科學家現(xiàn)在能夠制造由真正的人類干細胞制成的人體組織。這意味著它們可以創(chuàng)建某些身體器官的縮小復制品，以類似的方式對其有機物進行反應。

對于WFIRM主任，多機構(gòu)“芯片”項目高級研究員安東尼·阿塔拉，安東尼·阿塔拉，這一進展已經(jīng)不是太快了。 “迫切需要改進系統(tǒng)來準確預測藥物，化學物質(zhì)和生物制劑對人體的影響，”他說，注意到動物試驗的成本和相對缺乏準確性。

WFIRM研究人員通過創(chuàng)建一套微小的3D打印器官或“有機體”，已經(jīng)能夠開發(fā)出一個綜合的藥物測試平臺，讓他們看到人體器官對藥物的反應。他們說這比細胞篩選和動物測試要精確得多。

該系統(tǒng)由生物印刷的心臟和肝臟組成，這些器官特別容易受到藥物的毒性作用的影響。在那里也有微型肺代表有毒顆粒和氣霧劑藥物如哮喘吸入器的入口點。

然后用實時相機監(jiān)測芯片上的身體，而營養(yǎng)物質(zhì)的液體通過系統(tǒng)循環(huán)以保持組織活著。

這種液體也可作為向藥物注射藥物的手段。

在進行任何實驗性治療之前，研究人員首先必須了解該系統(tǒng)如何與普通藥物如止痛藥反應。他們解釋說，讓他們知道有機體是否真的像真正的器官。

該研究的主要作者亞歷克斯·斯卡德爾（Aleks Skardal）說：“這些數(shù)據(jù)顯示對藥物的毒性反應顯著，治療緩解，準確反映了人類患者的反應。

到現(xiàn)在為止還挺好。研究人員說，身體芯片最大的優(yōu)勢在于其代表藥物對藥物不直接靶向的器官的作用。例如，心臟藥物可能對肝臟產(chǎn)生間接作用，這是系統(tǒng)有助于接管的東西。

“如果您只在肝臟中篩選藥物，例如，您永遠不會看到對其他器官的潛在副作用，”Skardal說。 “通過使用多組織器官芯片系統(tǒng)，您可以希望在藥物開發(fā)過程的早期識別有毒的副作用，這可以挽救生命和數(shù)百萬美元。”

這種藥物測試的整體方法已經(jīng)產(chǎn)生了一些有趣的結(jié)果。

當科學家將系統(tǒng)用于治療癌癥的藥物時，他們發(fā)現(xiàn)藥物對器官性心臟有不利影響。這是一個驚喜，因為研究人員只期待看到肺部的后果，這可能會被藥物影響。

WFIRM團隊認為藥物將炎癥蛋白從肺部轉(zhuǎn)移到身體中的其他有機體，最終導致心臟停止工作。

“這是完全意想不到的，但它是藥物開發(fā)流程中可以用該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的副作用類型，”Skardal說。

還有更多的要來。在不久的將來，科學家們將通過提高生物印刷系統(tǒng)的速度和增加進一步的3D打印組織來升級生物打印系統(tǒng)。

Atala說：“最終我們期待展示一種包含人體內(nèi)許多關鍵功能器官的片上系統(tǒng)的功能。 “該系統(tǒng)有潛力進行先進的藥物篩選，也可用于個性化醫(yī)學，以幫助預測個體患者對治療的反應。”

該研究“綜合三組織器官在芯片平臺中的多組織相互作用”已在Scientific Reports中發(fā)表。

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