應用案例（類器官培養儀-HUMIMIC）：在多器官芯片平臺上模擬人的呼吸道

Philip Morris International and TissUse develop a human aerosol test platform to emulate the entire human respiratory tract

Neuchâtel， Switzerland and Berlin， Germany， June 21st， 2021

Tissuse建立了廣泛應用的人體類器官芯片培養系統HUMIMIC Multi-Organ-Chip （MOC）平臺，可以在體外實現功能性的人體組織反應。PMI（菲莫國際）的InHALES吸入技術結合TissUse的專有的多器官芯片（MOC）平臺，使功能人體組織的吸入暴露在內穩態的微小規模的體外。新型集成測試平臺將允許對肺模型進行急性和亞慢性測試，并結合微型化的人肝等效物，從而能夠評估對肺上皮生物屏障的局部影響、物質進入血液循環以及最終的全身影響�？傊�，HUMIMIC–InHALES將提供一個高度預測模型，用于評估吸入氣溶膠及其成分（如環境毒素、煙霧顆粒、空氣傳播病原體和可吸入藥物）的呼吸道毒性和全身人體影響。

PMI（菲莫國際）和TissUse已經簽署了一項合作協議，利用PMI的吸入技術結合TissUse的專有的多器官芯片（MOC）平臺，使功能人體組織的吸入暴露在內穩態的微小規模的體外。這兩個合作伙伴將開發一個高度創新的集成人體氣溶膠測試平臺，該平臺在尺寸和結構上模擬整個人類呼吸道。PMI建立了一個完美匹配人類呼吸道（respiratory tract， respiratory tract， respiratory tract）架構和特征的平臺。tissue suse建立了廣泛應用的HUMIMIC Multi-Organ-Chip （MOC）平臺，可以在體外實現功能性的人體組織反應。這兩種技術之間的界面將允許人體在類似活體組織的背景下接觸復雜的氣溶膠和人類肺部的呼吸性能。新型集成HUMIMIC–InHALES測試平臺將允許對肺模型進行急性和亞慢性測試，并結合微型化的人肝等效物，從而能夠評估對肺上皮生物屏障的局部影響、物質進入血液循環以及最終的全身影響�？傊�，HUMIMIC–InHALES將提供一個高度預測模型，用于評估吸入氣溶膠及其成分（如環境毒素、煙霧顆粒、空氣傳播病原體和可吸入藥物）的呼吸道毒性和全身人體影響。

該協議滿足了PMI將氣溶膠應用擴展到探索研究和轉化科學新方法開發的雄心，這不僅有助于推進PMI產品的研究和開發，還廣泛支持PMI核心業務之外的生物醫學研究。菲利普·莫里斯國際公司全球探索部負責人Julia Hoeng博士解釋道。

“該協議將兩家公司互補的理念、技術和經驗協同起來。我們非常期待通過此次合作提高TissUse的創新性產品和分析組合。TissUse的首席執行官Reyk Horland博士解釋道。

關于多器官芯片（MOC）技術

TissUse的專有商業MOC技術平臺是一個微流控微生理系統，能夠維持和培養微型器官等效物，可以在長時間內模仿其相應的全尺寸對等物的生物功能。該系統包含了生物的主要特征，如脈動流體流動、機械和電耦合、生理組織與流體和組織與組織的比率。這支持了大量物質分析的發展，從急性和重復劑量毒性分析到長期疾病治療（療效分析）。該技術允許在一次性芯片微生理系統上靈活定制不同組織結構或器官的組合。該平臺支持的器官當量數量范圍從單個器官培養到能夠支持復雜器官相互作用研究的器官數量。最早的商用平臺支持單器官、雙器官、三器官和四器官培養。在TissUse上提供的器官模型包括肝臟、腸道、皮膚、血管系統、神經元組織、心臟組織、軟骨、胰腺、腎臟、甲狀腺、毛囊、肺組織、脂肪組織、腫瘤模型和骨髓。進一步的器官模型正在開發中。該平臺還包括HUMIMIC起動裝置，最多可同時運行4個moc。這些單元提供了控制和監控任何芯片上器官安排所需的靈活性。

關于InHALES技術

PMI專有的吸入技術指的是一種氣溶膠暴露裝置，其尺寸、結構和功能與人類呼吸道非常相似。它允許使用類人肺模型研究吸入氣溶膠的沉積和吸附，從而使體外人體呼吸毒性的數據更加準確和可預測。目前的體外氣溶膠暴露系統通常不能模擬這些特性，這可能導致在體外生物測試系統中交付非現實的、非人體相關的可吸入試驗物質劑量。PMI研發的新一代體外氣溶膠暴露裝置-吸入器可主動呼吸、操作醫用吸入器，或吸吸煙草制品。此外，它可以填充從人類呼吸道不同區域分離的三維上皮細胞。最近，關于該系統與口腔、支氣管和肺泡細胞培養物的氣溶膠傳遞和相容性的概念證明得到了證實（Steiner等，2020年）。

吸入器采用了一種新的調整體外和體內劑量學的策略；不是測定在體內傳遞的劑量（我們將其定義為氣溶膠質量或沉積在暴露細胞培養上的給定氣溶膠成分的質量）并將其應用于測試系統，吸入產生的生理條件下，測試大氣很可能表現在他們將在一個活著的人的呼吸道的方式。這種反向方法的優點是，它無需花費昂貴、耗時和具有科學挑戰性的工作來確定體內提供的劑量，默認情況下，適用于任何測試氣體和任何測試成分。此外，通過功能和結構上模仿人類呼吸道，該系統消除了在處理呼吸道不同區域時重復暴露的需要，因為一個單一的系統涵蓋并允許同時暴露所有隔間，并能夠測試任何相關的呼吸模式或行為。由于該系統能夠自行產生或取樣測試氣溶膠，且其方式與人類呼吸道的做法高度相似，因此消除了在外部測試大氣產生或取樣過程中引入實驗人工制品的風險。最后，系統內與生理相關的劑量可以相對容易地量化，因為該系統允許完全可訪問的取樣和探針；因此，該系統的適用性并不局限于體外暴露；相反，該系統也是劑量學應用的一個有價值的工具。

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