2024最新專家共識推薦使用類器官技術開展藥物敏感性檢測

2024年4月12日，中華醫學會呼吸病學分會發布《難治性肺癌中國專家共識》，其中明確指導了包括類器官芯片在內的多種精準診療新技術方案。

”難治性肺癌患者會面臨多重耐藥等復雜情況，臨床醫師可在取得患者知情同意前提下，利用類器官芯片技術、人源腫瘤異體移植瘤模型（PDX）及MiniPDX技術開展藥物敏感性檢測，結合基因測序，綜合判斷，制定個體化用藥方案，推薦如表6。“

——《難治性肺癌中國專家共識》精準診療新技術方案推薦

這其實并非類器官芯片技術在國內官方文件中的第一次亮相。更早之前，就已經有多項腫瘤精準診療相關文件，對類器官與器官培養芯片技術提出支持。

2022年8月，FDA批準了全球首個完全基于“類器官芯片”研究并獲得臨床前數據的新藥(NCT04658472)進入臨床試驗。這一里程碑事件，意味著“類器官芯片”實驗正式介入傳統動物實驗和臨床人體實驗之間，作為藥物安全性評價新的替代技術方案，正式獲得官方認可。

近十幾年來，在全球生命科學研究人員共同努力下，數十種類器官模型構建完成，并進入商業化應用。

德國TissUse類器官串聯培養系統（能夠模擬人體病理微環境的“Patient-on-a-Chip”串聯培養技術）：

能夠模擬人體內生理環境，包括溫度、壓力、真空度、微流道循環頻率、時間等參數，芯片有不同的微流道設計，針對不同的器官可以單獨設置提供相應的培養條件，提供精準的培養和分化環境�？商峁┎煌�類器官的串聯共培養方案，避免單一類器官無法模擬人體復雜生理學條件下器官相互通訊交流的不足。通過類器官模擬人類器官組織的生理發育過程，應用于疾病模型、腫瘤發生、以及藥物安全性、有效性、毒性、ADME等方面的評估，旨在減少和取代實驗室動物測試，簡化人體臨床試驗。
 

人體是一個復雜的調控網絡，即便明確病灶部位，但深度解析病理機制就會發現，臨床給藥“牽一發而動全身”，需要綜合考量細胞與細胞、組織與組織、器官與器官之間的信息流動，做到掌握全局變化。單一的類器官培養后用作藥物敏感性檢測，距離真正的臨床替代仍舊非常遙遠。

基于此，假如我們不僅僅可以體外重構人體類器官，同時可以模擬人體內的網絡調控模式，把“芯片上的類器官”（Organs- on- chips）一步步無限趨近于“芯片上的人體”（“Patient/Human-on-a-Chip”），或許可以獲取一些新的問題解決方案。越來越多的關于人類疾病建模和人體組織芯片治療測試的科學文獻指出，當生物體可以在MPS上完全功能性地建立時，這種微生理平臺有能力精確模擬疾病的病理生物學和藥物或治療的作用模式。

在體內，每個器官都保持著自己的獨立性，同時通過血液中的細胞和因子，與其他器官保持相互通訊交流。類器官培養技術在保持表型的同時，如何維持多個類器官間的交流通訊一直是該領域的一個挑戰。所以，將幾種類器官串聯在一個共同的培養基的循環中，通過分泌的因子進行通訊和交流，以此模擬多器官之間的交流，可以研究每個器官代謝的產物對其他器官產生的影響，以及環境因子對于多器官的系統性效應，才能真正反應體內多器官之間相互協調共同行使功能的生理系統。

人類系統性疾病的發生過程都是通過破壞兩個或多個器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和藥物治療就需要復雜的多器官平臺作為體外生理模型的工具，以確定新的藥物靶點和治療方法。同時，多器官串聯培養應用于藥物篩選，才能同時評估藥物的有效性和安全性，以及藥物的吸收，分布，代謝和排泄（ADME）全過程。

相較于藥物篩選所用的小動物模型或者單器官芯片，多器官串聯芯片可以將多個類器官整合到通用的培養基環境中，從而支持更復雜、更符合生理學意義的藥物篩選，具備更大的臨床應用價值。多器官串聯培養的發展目標是建立各種不同的器官組合模型，用于藥物有效性和安全性評估以及藥動學/藥效學(PK/PD)測試。​
 

企業介紹

2010年，柏林工業大學的科學家團隊在德國柏林成立TissUse公司，開發出了全球領先的“多器官芯片”（Multi-Organ-chip，簡稱MOC）平臺，這是一種基于微流控的微觀生理學系統（MPS），利用微型化人體器官模型在系統層面提供臨床前的預測，是第一家也是唯一專注于多器官芯片方案的公司。德國TissUse公司專注于類器官培養系統研究22年，推出的HUMIMIC類器官串聯芯片培養系統，得到FDA的推薦，可提供不同類器官的串聯培養解決方案，避免單一類器官培養無法模擬人體器官相互通訊關聯的缺陷，同時也提供相關的技術方案和后續方法試劑支持，在“Multi-Organ-Chip” 和“Human-on-a-chip”領域技術領先。相關方案已被廣泛應用于藥物開發、化妝品、食品與營養和消費產品等多個領域。。MPS能以生物可接受的最小尺度在體外模擬人類生物學。通過控制動態液體的微循環，可在盡量小尺寸的環境中用人體細胞和組織的情況下模擬器官功能，為類器官提供生理營養和氧氣供應。基于此技術，MOC平臺能夠維持和培養微型器官培養物（類器官），長期模擬多個器官各自對應物的生物學功能及其在真實生理環境中的活動。MOC技術平臺提供了一種新方法來預測藥物的毒性、藥代動力學以及體外療效，能夠減少和替代實驗室動物試驗，并簡化人體臨床試驗。這項技術是有史以來，第一次使用人的類器官在芯片上完成串聯培養，以提供無種源差異的臨床前研究數據支持，并預測化學物質及其代謝產物對臨床病理模型的可能影響。

技術平臺

HUMIMIC技術平臺是TissUse GmbH公司建立一個專有的通用 "多器官芯片 "技術平臺，在芯片上可以將多個類器官進行共培養的系統。該系統能夠模擬人體內生理環境，包括溫度，氣流，壓力，液體流動，提供生物剪切力等，芯片底部有不通的微流道設計，針對不同的器官，可以單獨設置提供相應的培養條件，提供精準的培養和分化環境。

HUMIMIC技術平臺能高效均一的獲得用于研究或藥物篩選的類器官模型，具有較好的重復性，升級版Autolab包括：自動培養；自動加樣，自動換液（可以執行多種不同的培養基/溶液的換液操作）；自動觀察等一體化功能。科研版HUMIMIC Starter通過24個預先校準的氣動連接器，實現芯片上微流系統的最佳運行狀態。

目前，HUMIMIC的MOC平臺支持從單一器官到復雜多器官的培養，甚至已經可以做到2個，3個，4個不同類器官的串聯共同培養，現已有28套成熟的多類器官串聯培養技術方案可供用戶選用。TissUse 還開發了10個不同類器官的串聯共同培養方案，配合全自動的HUMIMIC AutoLab設備，用于精準醫療和藥物篩選的應用場景。

應用場景

• 骨髓-毒性評估，單一藥物和多種藥物組合的腫瘤治療方案；
• 肝臟-藥物代謝及毒性評價；
• 不同供體的皮膚和免疫細胞共培養-預防同種異體移植組織排斥反應的療法評估；
• 小腸和肝臟-藥物吸收代謝和毒性的評價；
• 肝臟和胰腺-2型糖尿病治療新靶點鑒定；
• 皮膚和腫瘤-抗腫瘤抗體安全有效性評估、治療窗口評估；
• 胰島、胰腺腫瘤和內皮化血管-溶瘤病毒的安全性和有效性測試；
• 血管化骨髓和淋巴結-基因組編輯造血干細胞的致瘤性和增殖能力的評估；
• 血管化肝腎移植-評估調節性T淋巴細胞預防腎移植排斥反應的潛力；
• 心臟、肝臟和胰臟-評估心臟代謝療法的作用方式；
• 腸、肝、腎、腦和血腦屏障（BBB）-藥物ADME分析、藥代動力學、器官特異性毒性和血腦屏障遷移能力；
• 淋巴組織培養-維持免疫功能正常的淋巴組織；
• 甲狀腺和肝臟共培養-內分泌干擾物鑒定模型；
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