芯片肝脏

近日，中科院大连化学物理研究所研究员秦建华团队首次利用类器官芯片，建立了人诱导多能干细胞（hiPSC）来源的肝—胰岛类器官互作体系，在体外模拟人体肝脏—胰岛轴及其在生理和病理条件下的糖刺激响应，突破了现有传统研究模型的局限，为糖尿病等复杂代谢性疾病研究和新药发现等提供了新策略和新技术。相关研究发表于《先进科学》。　　尽管目前已有细胞和动物模型用于糖尿病研究，但仍缺少能够反映人体复杂器官间关联作用的研究体系。研究中，秦建华团队将类器官与器官芯片前沿技术相结合，特色性构建了一种由人多能干细胞衍生的肝—胰岛类器官互作体系。在分区设计的微阵列芯片上实现了肝、胰岛类器官的动态培养和相互作用研究，类器官功能维持长达一个月。　　研究发现，这种共培养体系有利于维持肝和胰岛类器官的活性，并促进肝和胰岛类器官的分泌功能增强，提高器官特异性的功能基因和蛋白表达。转录组分析显示，该体系中肝类器官P450酶代谢通路和胰岛类器官中的糖酵解/糖异生通路表达升高，提示这种体系有助于提升肝和胰岛类器官的糖调控功能。　　后续，糖耐量试验结果显示，在进餐后血糖浓度条件作用下，肝脏类器官对糖的利用率升高，胰岛类器官的糖刺激后胰岛素分泌功能增强。当进一步施加高糖浓度条件后，肝和胰岛类器官出现明显的线粒体损伤和葡萄糖转运功能下降等异常改变。结果提示，这种肝—胰岛类器官互作体系可反映类似人体生理和病理情况下的血糖调控特点，并模拟2型糖尿病的主要病理特征。团队进一步在该体系中加入常用降糖药二甲双胍，显示该药物可明显改善由高糖条件引起的肝和胰岛病理损伤，提示这种新型类器官互作芯片体系在疾病模拟和药物评价等方面的可行性和应用前景。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202103495

背景介绍 药物性肝损伤（DILI）会影响肝脏代谢和解毒能力，但其根本机制仍有很多未知。为了准确和可再现地预测人的DILI，非常需要体外肝脏模型来替代昂贵和低通量的2D细胞培养系统、动物研究和芯片实验室模型。我们提出了一种新的“droplet in droplet”（DID）生物打印方法，该方法可以产生用于肝毒性研究的生理相关肝脏模型。这些模型，或称微型肝脏，是用BIO X微滴打印包裹在ⅰ型胶原中的肝(HepG2和LX2 肝星状细胞)和非肝(HUVEC 人脐静脉血管内皮细胞)细胞制成的。培养7天后，将微型肝脏暴露于急性和高剂量的对乙酰氨基酚或氟他胺，然后评估细胞活力、白蛋白分泌、丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性和脂质积累的变化。微型肝脏ALT活性增加，白蛋白和脂质生成减少，表面这两种药物均有细胞毒性反应。这项研究的结果进一步验证了3D生物打印是一种可行的、可用于模拟肝组织和筛选特异性药物反应的中到高通量的解决方案。 材料和方法 细胞准备根据建议的方案培养两种肝细胞（HepG2和LX2）和一种非肝细胞（HUVEC）细胞系，并每3-4天传代一次。HepG2在含有谷氨酰胺的MEMα中生长，并补充1%丙酮酸钠(Gibco，Cat#11360070)和1%MEM非必需氨基酸溶液(Gibco，Cat-#11140050)。LX2细胞在IMDM(Gibco，Cat#12440053)中生长，HUVEC在EGM-2生长培养基(Lonza，Cat#CC-3156)中培养，并添加单体补充剂(Lonza，Cat#CC-4176)。所有培养基均添加10%的FBS(Gibco，16000044类)和1%的青霉素链霉素(Gibco，参考文献1509-70-063)。.生物墨水的制备和DID生物打印中和并制备3mg/mL浓度的Coll I bioink(CELLINK，SKU#IK4000002001)用于生物打印。以1:1:2（LX2:HUVEC:HepG2）的比例将5x106个细胞/毫升装入冷冻墨盒。在未经处理的96孔板(Thermo Fisher Scientific)中，使用BIO X(CELLINK，SKU#0000000 2222)上的液滴打印功能对微型肝脏进行生物打印。使用设置为8°C的温控打印头(TCPH，SKU#0000000 20346)将胶原液滴分配到设置为8°C–10°C的冷却打印床上。在第一轮液滴打印后，样品在37°C下培养3分钟，然后返回BIO X，使用相同参数进行第二轮液滴打印。在37°C条件下，将得到的封装液滴热交联20分钟，并为每个孔提供200微升混合培养基（25%IMDM+25%DMEM+50%MEM）。培养液每2-3天更新一次。药物处理和分析培养7天后，用不同浓度的APAP[0.1,0.5,1,5,10,25,50 mM]（Abcam）或FLU[10,25,50,75,100,150,200µM]（Selleckchem）处理微型肝脏72小时。采用比色溴甲酚绿（BCG）测定法（Sigma-Aldrich）、ALT活性测定法（BioVision）和活/死染色试剂盒（Invitrogen）分别检测白蛋白产生、肝损伤和细胞活力。所有分析均按照制造商的说明进行。 结论 胶原I中的细胞生长和球体形成胶原I中的细胞生长和球体形成在这项研究中，我们评估了Coll I bioink中的细胞生长、球体形成和迁移模式。到第2天，HepG2和LX2已紧密组装成小簇，HUVEC已拉长，形成同心网络（图1）。使用胶原蛋白作为支架可以在整个培养过程中进行细胞重组、球体极化和细胞增殖（数据未显示）。此外，根据图1，很明显，细胞在整个培养过程中渗透DILI模型，并可能在内部和外部液滴层之间迁移。生物打印微型肝脏的药物治疗和细胞毒性第10天的毒性评估结果表明，生物打印微型肝脏对APAP（图2A）和FLU（图2B）具有细胞毒性和剂量依赖性反应。这种肝功能下降表现为白蛋白分泌和脂质生成减少，ALT活性上调。同样明显的是，基于ALT活性的增加，两种药物的毒性剂量都会对细胞活力产生破坏性影响。后者在图3中尤为明显，其中活/死图像表明，在较高浓度的APAP或流感病毒下，细胞活力显著降低。药物治疗的动态细胞内反应研究了APAP和FLU如何调节细胞内脂肪含量。肝组织的ORO染色通常用于识别脂肪酸或药物引起的不同阶段纤维化或脂肪变性（Pingitore，2019）。在我们的研究中，经处理的微型肝脏的ORO染色显示，在高剂量药物处理的样本中，脂肪积累最小，而在未经处理或低剂量药物治疗的样本中，脂肪积累显著（图4A）。一种解释是APAP和FLU与脂质过氧化有关，其中毒性药物水平引起的氧化应激可能引发脂质降解和膜损伤（Behrends，2019）。图4B中未处理样品的详细观察提供了液滴模型中液滴的横截面图。这张图片显示了大量细胞向液滴外壳迁移并产生脂肪，可能表明存在营养和氧气梯度，并验证了细胞重组模式和胶原内的球体极化。▶ 作为2D细胞培养系统、动物研究和芯片实验室原型的可靠替代品，BIO X可作为中高通量工具，用于制作功能性3D生物打印肝脏模型，实现药物筛选和分析，并减轻药物消耗的成本。▶ CELLINK Coll I作为DID模型的支架，为模型提供了一个稳定、可调和高度相容的环境，且具有丰富的肝细胞重排和球体形成的结合位点。▶ 基于脂质过氧化、白蛋白分泌减少和ALT活性上调的证据，我们的研究结果表明，DID微型肝脏具有功能性，并且对APAP和FLU具有剂量依赖性和细胞毒性反应。▶ DID模型允许组织层之间的细胞间相互作用，并为研究不同硬度层之间的迁移模式提供了独特的机会。未来的毒性研究可以采用该模型复制纤维化的各个阶段，或研究药物治疗后肝脏组织的再生能力。参考文献：1.Behrends, V., Giskeødegård, G. F., Bravo-Santano, N., Letek, M., & Keun, H. C. Acetaminophen cytotoxicity in HepG2 cells isassociated with a decoupling of glycolysis from the TCA cycle, loss of NADPH production, and suppression of anabolism. Archivesof Toxicology. 2019 93(2): 341–353. DOI: 10.1007/s00204-018-2371-0.2.Chen, M., Suzuki, A., Borlak, J., Andrade, R. J., & Lucena, M. I. Drug-induced liver injury: Interactions between drug properties andhost factors. Journal of Hepatology. 2015 63: 503–514. DOI: 10.1016/j.jhep.2015.04.016.3.Pingitore, P., Sasidharan, K., Ekstrand, M., Prill, S., Lindén, D., & Romeo, S. Human multilineage 3D spheroids as a model of liversteatosis and fibrosis. International Journal of Molecular Sciences. 2019 20(7): 1629.

2013年5月，湖南攸县生产的大米在广东省被检测出镉超标，随后又发现了9批次攸县产的大米镉超标。5月19日，湖南组织相关部门对攸县产的大米进行调查，发现了大量的镉大米，大多已销往广东省。广东省食品安全委员会公布了2013年抽检发现的126批次镉超标大米，其中确定由湖南厂家生产的多达68批次(多批次散装米产地不明)，涉事厂家来自湖南14个市州中的8个。镉（Cd）被列为人类致癌物，是一种广泛存在于工业场所、植物土壤和吸烟环境中的有毒污染物。即使在发现微量镉的情况下，人们也可能发生过度接触，造成严重的健康问题。另外镉可能对肾脏、肝脏、肺、心血管、免疫系统和生殖系统等器官产生负面影响。肝脏和肾脏是参与清除这种金属元素的主要器官，对其毒性反应特别敏感。拉曼光谱是一种无损检测生物组织的方法，它为研究组织和细胞等生化成分提供了高度特异性的分子指纹图谱，并且无需使用内源性标签或外源性染色。奥谱天成全自动对焦显微激光拉曼成像光谱仪集成了两个激光器，并结合了显微镜及拉曼光谱仪两者的优点，显微拉曼检测平台使得“所见即所测”成为可能，可视化的精确定位拉曼检测平台，使得观测者可以检测样品上不同表面状态的拉曼信号，并可在计算机上同步显示所检测位置的微区形态，极大便了拉曼微区检测，可以在亚细胞水平上研究详细的组织部分甚至单个细胞。根据拉曼光谱，人们可以定性甚至定量的了解生化信息，分析各种不同的恶性肿瘤，包括乳腺癌，脑癌，宫颈癌，胃肠癌，肺癌，口腔癌和皮肤癌等等。拉曼光谱相对简单，对待测样品无损伤，并且对样品要求小，使得样品的获取变得简单方便。实验中，我们对两组样品：正常肝脏组织（Ctrl）和镉侵染的实验组（Cd）肝脏组织进行扫描并进行拉曼成像。实验组小鼠肝脏组织的拉曼光谱信号明显较弱，信号的多样性较差。我们可以通过观察两组拉曼光谱的主要区别从而得到一些组织内部生化成分的变化。值得我们注意的主要变化是在实验肝组织的拉曼光谱中代表蛋白质条带（748cm-1，1125cm-1，1585cm-1）的拉曼峰强明显低于正常组，此外，我们也可以观察到代表胶原带（1082cm-1）的拉曼峰强显著高于正常组。蓝色为对照组，红色为实验组正常肝脏组织和镉侵染实验肝脏组织100μm×100μm区域拉曼成像（ctrl 代表正常对照组和 cd 代表实验组）当大量的镉元素进入细胞时，细胞器会受到影响，对细胞的正常功能产生很大的影响。此外，细胞中的一些含有巯基蛋白质，它们与镉具有很高的亲和力。如果这些蛋白质与镉结合，它们也会对细胞造成一定的损害。例如，微管蛋白是细胞内微管的重要组成部分，但它含有巯基，容易与镉结合，破坏原有的细胞结构。但这不是绝 对的，也有一种可能性：因为镉导致一些细胞器损伤细胞，导致蛋白质含量的下降甚至是失活，其中一些可能会影响细胞氧化还原反应，进而影响一系列的连锁反应，包括 DNA、RNA 合成和细胞周期紊乱。研究结果表明，利用拉曼成像技术我们可以观察到 RNA 的调控合成、蛋白质转化和肝细胞周期紊乱。重金属污染已经成为威胁人类健康的一个重要问题，肝脏是一个非常重要的代谢器官。显微拉曼成像来研究镉污染后肝脏组织的变化，可以发现镉中毒引起的肝脏组织成分的改变与生物医学方法所观察到的变化是一致的。这说明拉曼光谱在医学实验中具有良好的准确性和可靠性，在分析镉等重金属中毒方面具有很大的潜力。

药物性肝损伤（DILI）是导致急性和慢性肝病的重要原因。据估计，22%的临床试验失败和32%的治疗药物撤出市场是因为药物的肝毒副作用。肝毒性通常直到临床试验或上市后才被发现，这增加了临床试验参与者的风险以及药物开发的经济负担。许多DILI案例被称为“特异质性”，因为DILI通常与药物使用的剂量和持续时间无关，并且仅在一小部分接受治疗的患者中发展。由于目前有超过 1000 种处方药和 80000 种草药和膳食补充剂 （HDS） 可供在美国使用，药物加性或协同肝毒性的可能性高，而预测能力低。来自密歇根大学的Jonathan Z. Sexton教授团队2023年5月在《JOURNAL OF HEPATOLOGY》（IF：25.7）杂志上以“A human liver organoid screening platform for DILI risk prediction”为题发表文章。他们使用诱导多能干细胞(iPSC)衍生的人肝类器官（HLOs）的方案，分别用于384孔板的高通量药物筛选，以及高生理保真度的肝脏芯片构建，该系统先前用于成功预测phh的物种特异性DILI。1、分散HLO在基于384孔的高内涵筛选和药物聚类中的应用384孔板内培养HLO细胞7天后，通过免疫荧光统计细胞类型，经鉴定与单细胞测序结果一致，确定了384孔板内的细胞类型和比率。通过384孔板筛选了12种化合物，观察到细胞活力的纳摩尔剂量依赖性丧失。在永生化肝细胞癌系Huh12或早期发育阶段获得的分散确定性内胚层上测试物时，其中有7种化合物未观察到明显的细胞毒性。2、器官芯片系统中HLO的生化、表型和转录组学分析 – iPSC肝芯片在双室微流体S1芯片的上部和下部室中培养7天，从而开发出PaDLOC。在孔板中，HLOs每106个细胞能产生10 μg/ml的白蛋白，7天后略有减少，而在PaDLOC中，每106个细胞能产生20-30μg/ml的白蛋白。PaDLOCs也表达CYP450s 1A1, 2D6, 和 3A4，其表达量高于HLOs 3-5倍。通过转录组学对比HLO和PaDLOCs所有细胞之间的差异，显示PaDLOCs中肝脏增殖生物标志物TGFBI（胶原结合）和CCN2表达（细胞粘附）增加。观察到肝细胞标志物TDO2（一种活化的星状细胞标志物）表达增加。其他表达增加的肝脏特异性标志物包括NNMT和IGFBP7。这表明PaDLOCs中细胞结构成分、参与细胞骨架组织的基因和炎症反应元件上调。3、用于DILI风险预测的iPSC肝芯片丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸转移酶（AST）和白蛋白表达量的减少对应于肝细胞损伤。APAP和FIAU是已知的肝毒性化合物，臭名昭著的FIAU通过了临床前测定，但仍产生明显的肝毒性。对于所有PaDLOC系，用100μM的APAP处理后，使ALT从第10天低于0U / L的基础水平增加到约20-30 U / L的峰值，而用10μM FIAU处理使ALT和AST急剧增加到80 U / L以上。DILI异质性使新型疗法的风险预测具有挑战性。APAP会导致肝坏死，FIAU引起的弥漫性微泡脂肪变性，伴有肝结构保留。分别用100μM的APAP和10μM的FIAU处理PaDLOCs，对细胞核\细胞区域和脂滴进行染色。图像显示，与对照组相比，APAP处理的PaDLOC显示细胞掩膜的斑片状丢失和细胞萎缩，脂质积累没有增加。相比之下，FIAU处理的PaDLOCs显示出高脂质含量和细胞掩膜染色减少。 4、替诺福韦和伊纳吉韦联合用药的肝毒性建模分别用替诺福韦、伊纳吉韦单药和替诺福韦-伊纳里吉夫联合用药处理384孔板，处理120小时后，为每种处理条件（n = 4孔）拍摄共聚焦图像，以描绘细胞核/细胞区域。替诺福韦伊纳吉韦联合用药组ALT从第4天开始增加到15-25 U / L，第7天增加到25-35 U / L，而AST在第4天增加到20-30U / L，在第7天增加到40-50 U / L。联合治疗也导致白蛋白产量减少，而单药治疗在7天内没有观察到效果。然而，源自iPSC 72.3的PaDLOCs仅在治疗第7天才显示出ALT释放略有增加。在视觉上，用两种组合处理的PaDLOCs表现出与FIAU处理的对照相似的表型，具有局部细胞掩膜染色损失和高脂质积累。 5、替诺福韦-伊纳吉韦、FIAU-和APAP处理的PaDLOCs的转录组学分析尽管替诺福韦-伊纳吉韦诱导的肝毒性与FIAU具有相似的临床特征，但实验结果表明替诺福韦单药治疗和FIAU之间的转录组学相似性更大。火山图显示，与对照组相比，这两种条件都会导致KCNQ10T1的过表达，其上调先前已被证明会降低DILI并抑制RPS10的表达。除联合治疗外，FABP4在所有治疗中均一致表达，这与先前证据表明FABP4在肝细胞癌引起的肝损伤中过度表达相矛盾。在所有治疗中，我们观察到与对照组相比，NDUFA4的减少。在384孔分散HLO测定中，替诺福韦-伊纳吉韦和FIAU-伊纳吉韦联合治疗都可能导致协同毒性，计算出的Bliss协同作用评分分别为17.624和22.964。 总的来说，特异质性（自发的，患者特异性的）药物性肝损伤（DILI）因为缺乏作为人体肝组织功能并适应大规模药物筛选的肝脏模型难以研究。从患者干细胞生长的人肝类器官在高通量和生理“芯片”培养系统中对已知的DILI致病药物有反应。这些平台有望让研究人员进入临床试验之前将其用作新药的预测模型，并成为潜在体外诊断工具。 文献索引： https://doi.org/10.1016/j.jhep.2023.01.019 艾玮得生物始终致力于器官芯片及相关智能设备的创新研发，陆续推出用于肝脏毒性测试的系列器官芯片，可覆盖肝脏模型构建、肝类器官培养等实验需求，以及适配高通量筛选的高内涵智能分析系统。肝脏药物毒性检测采用肝脏聚集体模型、肝脏类器官、肝脏多细胞模型等进行药物肝脏毒性检测。 1、肝脏聚集体模型构建采用自主研发的抗粘附U型板完成3D培养肝细胞系，形成肝脏聚集体模型，具有比传统2D模型更仿真的优势。2、肝脏类器官培养使用肝脏癌旁组织培养的人源肝脏类器官，在组织学和转录组特征方面与原代组织高度一致。 3、肝脏多细胞模型构建包含间质细胞，在一定程度上模拟组织微环境，具有细胞间相互作用，形成更加仿生的肝脏模型。

20世纪80年代中后期，Gray等在等离子体质谱仪的基础上结合激光剥蚀进样方法，开创了激光剥蚀一电感祸合等离子体质谱联用技术(Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，LA-ICP-MS )，其基本原理是将激光束聚集于样品表而使之融蚀气化，并通过载气将样品微粒载入等离子体中电离，经质谱系统进行质量过滤，**用接收器分别检测不同质荷比的离子LA-ICP-MS直接剥蚀固体样品，不仅避免了湿法消解样品带来的试剂污染、样品分解不完全、易挥发元素丢失等问题，而且消除了水和酸造成的多原子离子干扰，增强了ICP-MS的实际检测能力。同时，该技术具有原位、实时、快速、宏观无损、多元素同时测定并可提供同位素比值信息等分析优势，因此在生命科学、材料科学、硅酸盐工业、地质学及法庭科学等领域引起了广泛的关注。**就给大家带来一篇生物方面的应用。实验方法按照标准解剖海港海豚（Phocaena phocaena）。去除器官（包括肾脏和肝脏组织）并将小样本（?2g湿重）切片并转移至-80℃冰柜。 允许冷电池冷却至所需温度（从-20℃开始），从-80℃去除肾脏和肝脏组织冷冻器，放在细胞中，并使其平衡5分钟。 使用CETAC LSX-213软件单点编程，散焦和烧蚀使用选择的消融参数。 实验在0℃，-10℃和-20℃监测不同零度以下的信号变化。 实验所用仪器： 激光剥蚀系统CETAC Technologies LSX-213 G2+ Helex能量3.375mj剥蚀直径150um频率20HZ剥蚀方式单点He流量600ml/min超低温样品池-30℃-0℃ 电感耦合等离子体质谱仪PerkinElmer Elan DRC II标准模式雾化器流量1.05L/min辅助气体流量0.85L/min等离子体流量15 L/min镜头电压7,50VICP频射功率1400W脉冲电压900w 实验结果1.使用超低温冷冻池进行激光剥蚀2.使用ICP-MS检测肾组织中的归一化结果肝组织中的归一化结果Pb元素在肝组织与肾组织中的归一化结果结果与讨论平均归一化值随着温度的降低而降低（-20℃时的**平均值）。离子信号在LA-ICPMS中的稳定性在-10℃时**。通过LA-ICP-MS获得的比例通常高于基于消化的ICP-MS比例。 这些差异可能受到许多因素的影响，如湿与干等离子体，等离子体质量负载和温度，气溶胶的均匀性，表面采样（LA）与完全消化，表面和亚样本差异。大量的Zn，Hg和Se表示海豚可能遭受了感染性疾病或可能甲基汞中毒。超低温冷冻池有利于激光剥蚀生物样品。

2023年4月11日，中国科学院大学、新乡医科大学、河北医科大学的研究人员在 Microbiology Spectrum 期刊上发表了一篇题为" Oral Probiotic Expressing Human Ethanol Dehydrogenase Attenuates Damage Caused by Acute Alcohol Consumption in Mice "的研究论文。 研究人员开发了一种解酒神器，一种表达人类ADH1B的益生菌，在小鼠模型中，可减少酒精吸收，延长酒精耐受时间，并缩短饮酒后的恢复时间。重要的是，还能减轻饮酒后肝脏和肠道的急性损伤。 众所周知，喝酒后，酒精在肝脏中被乙醇脱氢酶（ADH）和乙醛脱氢酶（ALDH）依次分解。乙醇脱氢酶会将乙醇分解成危害较小的化合物乙醛，进而由乙醛脱氢酶将乙醛分解为二氧化碳和水。 这两种酶基因变异会降低一个人对酒精的耐受性，与饮酒后面部发红有关，缺少它会降低人体分解乙醛的能力，从而导致乙醛在血液中积聚，从而引起人体对毒素的反应，即喝酒上脸。ALDH2突变在东亚人群中十分普遍。延长酒精耐受时间 在该研究中，研究人员对乳酸乳球菌进行基因改造，这是一种用于生产酪乳和奶酪的益生菌，乳酸乳球菌被设计用于产生人类 ADH1B 酶。 进一步，研究人员在小鼠身上测试了改良益生菌的解酒能力。延长酒精耐受时间 研究发现，在用表达 hADH1B 的益生菌处理的小鼠中，酒精耐受时间显著延长，即从饮酒到丧失运动能力的时间。对照组小鼠在20分钟内都失去了站立能力，而益生菌组近一半的小鼠在饮酒1小时后仍然能够移动。这表明，益生菌有效地增强了急性酒精耐受性，并增加了急性中毒的酒精摄入阈值。快速 此外，研究人员还分析了小鼠喝酒后的恢复时间。正常情况下，小鼠醉酒后需要6-10小时才能恢复。缩短饮酒后的恢复时间 研究发现，表达 hADH1B 的益生菌可以缩短饮酒后的恢复时间，用益生菌治疗的小鼠在5.5小时后恢复了运动能力，而对照组则需要6.4小时恢复。减轻酒后肝脏和肠道损伤 酒精主要在肠道中被吸收，最终被送到肝脏分解。因此，肠肝轴在调节乙醇代谢方面发挥着重要作用，肠道和肝脏也是饮酒后最直接受损的器官。 为了检测两组小鼠的急性中毒，研究人员观察了小鼠肠道的粘膜损伤。发现对照组杯状细胞更肥大，而益生菌组减轻了急性饮酒的致病作用，表明肠道对酒精的吸收减少。减轻酒后肝脏和肠道损伤 研究人员还测量了小鼠醉酒后血液中的酒精含量，发现醉酒2小时后，对照组酒精含量继续增加，而益生菌组呈显著下降趋势，且低于对照组。还发现益生菌治疗降低了血液甘油三酯浓度，同时降低了肝脏中的脂质水平。 这表明，用益生菌治疗可以减轻急性饮酒引起的肠道损伤，并降低肝脏和血液中的脂肪含量。综上，研究人员发现的重组益生菌可在肠道内直接表达hADH，可快速解酒，有效降低酒精对肝脏和肠道的损伤。这种益生菌安全且成本低，为未来治疗和预防酒精的负面影响提供了新的策略. DOI : https://doi.org/10.1128/spectrum.04294-2

p 　　肝脏疾病是严重危害人类健康的疾病，其病因复杂多样，既包括感染、肿瘤等常见因素，也包括自身免疫性、先天性疾病等特殊因素。临床最常见的慢性肝病为乙型肝炎病毒(hepatitisB virus，HBV)和丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)感染所致，在世界范围内分别有3.7亿和1.3亿患者 慢性肝炎通常缓慢进展为肝纤维化和肝硬化，最终可能发展为肝细胞肝癌(hepatocellularcarcinoma，HCC)，肝细胞癌死亡率很高，据世卫组织报道，每年全世界死于HCC的患者约为600 000人，而其中一半死亡病例发生在中国[1]。除了病毒感染外，药物和毒物的损害，营养不良和嗜酒，以及代谢异常等因素也是肝脏疾病的主要原因。 p 　　慢性肝病的诊断对疾病的治疗和预后具有重要的意义，目前对肝炎病毒感染的诊断，通常采用免疫学或分子生物学技术检测病毒的特异性抗原、抗体或核酸片段，而肿瘤标志物及影像学技术对HCC的诊断也有广泛的临床应用。近几年，随着技术的发展和革新，质谱技术也开始广泛应用于各个医学诊断领域，如肿瘤标志物筛选、细菌鉴定、耐药分析以及病毒检测等，成为很多临床实验室的常规检测技术[2]。 /p p 　　一、质谱分析技术发展状况 /p p 　　虽然，世界上第一台质谱仪在20世纪早期就已研制成功，但直到20世纪80年代，随着基质辅助激光解析(Matrix–AssistedLaser Desorption/Ionization，MALDI)和电喷雾电离(Electrosprayionization，ESI)等& quot 软电离& quot 技术的发展才使得质谱技术在生物医学领域得到广泛的应用。随后，液质联用技术，如LC–MS/MS的出现，则极大地推动了质谱技术在医学检验领域的发展。目前应用较广泛的质谱技术包括表面增强激光解析电离飞行时间质谱(surface–enhancedlaser desorption/ionization–time of flight，SELDI–TOF–MS)和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(Matrix–AssistedLaser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry，MALDI–TOF–MS)等，它们是新型的蛋白质组学研究技术，具有高通量和高速度的优势，目前主要用于肿瘤及其他疾病标志物的筛选。但二者的灵敏度和重复性存在一定缺陷，严重制约了它们在临床检测中的应用。而且上述技术只能对目的蛋白或疾病标志物进行定性检测，无法反映疾病的严重程度并对疾病进行预后判断。近年新发展起来的包括核素标记定量(isobarictags for relative and absolute quantitation, iTRAQ)技术可对样品进行蛋白质绝对和相对定量研究，具有分离能力强，分析范围广的特点，但是，对样本要求高，样本处理过程复杂及高试剂成本是该技术的主要缺陷。基于气相色谱–质谱(GasChromatography–Mass Spectrometer，GC/MS)和液相色谱–质谱联用(LiquidChromatography –Mass Spectrometry，LC/MS)技术是目前常用的检测方式，尤其是该技术在代谢组学中的研究价值受到学者的广泛关注，代谢组学的研究对象大都是相对分子质量1 000以内的内源性小分子物质，通常采用核磁共振(nuclearmagnetic resonance，NMR)，色谱(high performanceliquid chromatography，HPLC)等技术分离并检测人体尿液或血浆等生物样本中的代谢物谱图，再结合模式识别方法，可以判断出生物体的病理、生理状态，并找出与之相关的生物标志物。相比较蛋白质组研究，代谢物分子检测更加容易，并且种类少，更适合作为疾病的标志物。 /p p 　　二、质谱技术在病毒性肝炎检测中的应用 /p p 　　HBV及HCV感染严重威胁着人类健康，目前临床实验室主要采用化学发光和核酸扩增技术进行病毒抗原、抗体和核酸的检测。MassARRAY是基于MALDI–TOF–MS的核酸分析技术，已有学者将该技术用于HBV与HCV的血清分型，该方法的主要优势是快速、廉价。另外，该技术可以检测病毒的变异，区分野生株和突变株，指导临床用药，但缺点是只能用于HBV的B和C型[3]。 /p p 　　HBV突变可导致拉米夫定耐药，目前主要检测方法是测序，但耗时长，不适合大样本量的检测。Hong SP等采用MALDI–TOF–MS方法进行变异位点的检测，具有更高的灵敏度和特异性，并且可以对HBV感染患者抗病毒药物治疗效果进行监测[4]。另外，对HCV分型的MALDI–TOF–MS方法也有不少文献报道[5,6,7]。MALDI–TOF–MS技术也可用于其他抗病毒药物耐药的检测[8]。 /p p 　　三、质谱技术在肝纤维化及肝硬化检测中的应用 /p p 　　肝脏活组织检查是诊断肝纤维化的金标准，但该方法是有创性检查，患者依从性差，因此临床迫切需要寻找简单且易推广的无创性诊断指标用于评估肝纤维化。目前对肝纤维化的无创性诊断方法主要包括影像学和血清学指标，而质谱技术在寻找新的无创性诊断指标中发挥了很大的作用。Poon的研究组应用SELDI–TOF MS技术寻找与肝纤维化分期相关的蛋白指纹峰，并利用差异蛋白峰建立了神经网络(ArtificialNeural Network，ANN)诊断模型，发现了5个蛋白峰(m/z为5905, 5928, 5948，3162，3267)与Ishak纤维化评分显著相关，ANN模型指数与纤维化评分呈显著相关性(r=0.831)，并且其对肝硬化的预测正确率可到达89%，对Ishak& gt 4的纤维化患者预测灵敏度可达100%[9]。Marfà 等最近报道采用色谱和SELDI–TOFMS技术发现了一个5.9KDa的多肽具有肝脏早期纤维化的诊断价值，随后证实为纤维蛋白原α链的C末端片段。 /p p 　　四、质谱技术在酒精性肝病检测中的应用 /p p 　　酒精性肝病(alcoholicliver disease，ALD)是由于长期大量饮酒所导致的肝脏疾病。ALD的诊断是基于综合临床特征的，包括明确的饮酒史、肝病临床证据和血清异常指标的支持。但常用的实验室检测指标在ALD诊断中的灵敏度和特异度均不能满足临床的需求，因此研究ALD的特异性诊断指标具有重要的现实意义。然而，由于酒精性肝病与其他类型肝病在患者机体生理变化上极其相似，所以寻找ALD特异性的标志物非常困难。Nomura的研究组早在2004年就采用质谱技术进行了这方面的探索，他们的思路是通过对酒精依赖症患者血清中的差异蛋白进行分析，试图找到具有诊断价值的ALD标志物，他们发现在慢性酒精依赖患者血清中纤维蛋白原aE片段和Apo AII以及色素上皮衍生因子(PEDF)都可能成为酒精依赖的特异性标志物]。另一个研究思路是通过对成人酒精摄入前后血清中蛋白质的变化来寻找酒精代谢的标志物，如Liangpunsakul等[13]采用MALDI–TOF–MS技术对16例志愿者饮酒前后的血清蛋白质谱进行比较，发现一个59 000的蛋白质在饮酒后发生了显著改变，经鉴定该差异蛋白为α–纤维蛋白原，并认为该蛋白可以作为ALD的特异性标志物。 /p p 　　另外，部分学者通过建立酒精依赖的动物模型，通过质谱检测发现了部分具有ALD诊断价值的蛋白质或代谢物分子，如Zhang L等采用蛋白质组学技术对酒精诱导的小鼠模型进行蛋白差异分析，他们提取了肝细胞的胞浆膜，并用双向技术和iTRAQ技术分别进行检测，结果共有15个不同的蛋白被检测出来，其中，角蛋白–8被在两种不同的方法中均被检测出有意义，他们认为该分子可能在酒精对肝脏的损害中发挥一定的作用[14,15,16]。 /p p 　　五、质谱技术在肝细胞癌检测中的应用 /p p 　　HCC是常见且致死率高的恶性肿瘤，目前临床使用的甲胎蛋白(alpha–fetalprotein，AFP)一直是HCC诊断的重要指标，但AFP诊断HCC的灵敏度只有39%～65%，无法满足早期诊断和预后判断的要求，因此研究新的血清学标志物具有重要的意义。 /p p 　　2003年Poon的研究组采用SELDI–TOF–MS技术比较慢性肝病组(chronic liver disease，CLD)和HCC患者的血清蛋白指纹图谱，并根据差异蛋白建立了神经网络预测模型。他们发现m/z为8944和8811的蛋白峰在两组之间具有显著性表达差异，并且与肿瘤转移有关，ANN模型可到达90%的特异性和92%的灵敏度[17]。Liu C等采用MALDI–TOF–MS技术对60例HCC患者，36例其他肝病患者和46名性别年龄匹配的正常人的血清蛋白质谱进行比较，他们发现4471、8936、11670和13752 m/z的蛋白峰具有HCC鉴定的特异性，采用决策树建立诊断模型，其AUC可达到0.927[18]。Xiao等[19]采用超高效亲水性液相色谱与电喷雾四极杆飞行时间串联质谱联用法(PerformanceLiquid Chromatography–Quadrupole Time of Flight–Mass Spectrometry，UPLC–QTOF–MS)技术对HCC患者和肝硬化患者血清小分子代谢产物差异进行比较，最终，甘氨胆酸(glycocholicacid，GCA)，甘氨脱氧胆酸(glycodeoxy–cholicacid，GDCA)等代谢产物被发现在HCC组和肝硬化组有显著差异性，有望成为新的HCC诊断标志物。 /p p 　　六、展 望 /p p 　　生物质谱技术具有高通量、快速等特点，因此在生物大分子研究领域得到了广泛应用，目前很多具备条件的临床实验室也开始引进质谱仪用于临床样本的检测[20]，例如MALDI–TOF–MS已成功进入临床微生物实验室，成为细菌鉴定领域突破性的技术。在肝病的诊断中，生物质谱技术具有很好地发展前景，通过质谱技术有可能发现一些灵敏度高和特异度好的肝病分子标志物，可极大地提高目前的肝病诊断水平。 /p p 　　(参考文献：略) /p p br/ /p /p

消毒供应中心就是消毒供应室，它是医院供应各种无菌器械、敷料、用品的重要科室。其工作质量直接影响医疗护理质量和病人安危。消毒供应中心的存在就类似于人身上的肝脏，可见消毒供应室对于整个医院运作的重要性！一、消毒供应中心的一般工作流程二、消毒供应中心的设计原则：布局从“污”到“净”，严格划分污染区、清洁区、无菌区、生活区。通过实际屏障区分:① 在污染区与清洁区之间通过双扉清洗消毒器及传递窗隔离② 在清洁区与无菌区之间通过双扉脉动真空灭菌器隔离③ 在无菌区和发放间通过双门互锁传递窗隔离整个供应室应留有四个口：污染物品入口：接收未经处理的污染物品。清洁物品入口：接收待灭菌物品（科室自行打包包裹）。人员入口：供应室工作人员进入供应室的入口。无菌物品发放出口：进行无菌物品发放。气压由高到低依次为：无菌区、清洁区、污染区切实地做到“四分开”，即：工作间与生活间分开污染物品与清洁物品分开（双扉清洗消毒器）敷料检查打包与器械检查打包分开（单独房间）未灭菌物品与灭菌后物品分开。（双扉灭菌器）三：消毒供应中心的设备配置另附，消毒供应中心设备清单

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维也纳兽医大学的研究者们进行了一项回顾性研究，用以评估马细小肝炎病毒EqPV-H在蒂勒氏病以外的组织病理学异常的马和驴肝脏中是否存在及其相关性，研究者们希望通过该研究确认新发现不久的EqPV-H是否会导致其他的肝脏疾病，并且通过EqPV-H的感染情况进一步分析EqPV-H病毒的感染模式。亮点：1.通过采用新技术的回顾性研究，对之前收集的样本进行分析，找到EqPV-H病毒可能与肿瘤性疾病存在关联。2. 凭借naica® 微滴芯片数字PCR系统的直接绝对定量和对抑制剂的高耐受性，快速、高效的进行拷贝数的检测，确定组织样本中的病毒含量。3.通过对不同部位病毒含量的检测进一步佐证了EqPV-H病毒的嗜肝性，以及其慢性感染的可能性。马细小肝炎病毒是什么？蒂勒氏病是一种与马相关的急性、爆发性肝坏死疾病，该疾病1918年在南非发现，后续也不断有马出现该病，且主要与马源性生物制品如马血浆、破伤风和肉毒中毒抗毒素的给药有关，因此推测该病应该与一种传染性的病原体相关，但一直没有找到该病原体。直到2018年，科学家在一匹接受破伤风抗毒素后死于蒂勒病的马的血清和肝脏样本中检测到一种未知病毒，新发现的病毒被命名为马细小病毒肝炎EqPV-H。通过对最近的蒂勒氏病例检测发现，该病毒在染病马匹中均存在。且该病毒具有嗜肝性，血清和肝中的病毒载量最高。其他方面的研究也支持了该病毒是蒂勒氏病的病原体的假说。本文则主要通过对之前的标本进行分析，探寻EqPV-H作为一种新发现的病毒，其是否还有一些其他的病理作用，是否与其他肝脏疾病相关？回顾性的EqPV-H检测结果如何？研究者们收集了各类因肝组织病理学异常的临床样本，将其分为7组，包括肿瘤疾病，炎症性疾病、肝硬化、循环障碍、毒性和肝代谢疾病、多种疾病（1-5组中2种以上的病理学特征）和正常肝组织。在这些收集到的92例肝脏样本中，只有2例发现了EqPV-H病毒，且两例均诊断为腹部肿瘤。但癌症与机会性感染的高易感性是相关的，因为肿瘤性疾病伴随的全身虚弱和免疫抑制可能促进EqPV-H继发感染，所以EqPV-H是否可能是马科动物原发性肝肿瘤发生的诱因，需要进一步的研究来评估。通过对这两例样本的进一步分析发现，在这匹马的脾脏组织（肿瘤转移部位）以及心脏和肺组织中也可以检测到非常低的EqPV-H。这与之前的研究相一致，肝脏中病毒载量最高，其他组织中含量较低但也可持续存在，这意味着该病毒可能存在慢性感染。进一步通过naica® 微滴芯片数字PCR系统对病毒的载量进行绝对定量分析，EqPV-H核酸阳性的两个肝脏样本，病毒载量分别为5×103和9.5×103GE/百万细胞，略低于其他研究中肝脏样本1.26×104GE/百万细胞到2.04×109GE/百万细胞的病毒载量，这可能是慢性感染的另一个迹象。▲ naica® 微滴芯片数字PCR系统检测肝脏1号和2号样本中EqPV-H和细胞校正基因TTC17绝对定量结果。由于这项研究是回顾性的，所有的组织样本在室温下被石蜡包埋1至17年，这可能会影响可检测病毒的数量。但仍然在其中2匹肿瘤性疾病的马样本中检测到EqPV-H病毒，这表明EqPV-H感染和肿瘤性疾病之间可能存在关联甚至相互作用。尽管这篇文章最终并未得出某种疾病与EqPV-H的确切关系，但是通过naica® 微滴芯片数字PCR系统这样的新技术和新发现的病毒EqPV-H对以前的样本进行回顾性研究，仍然发现了一些之前从未了解到的新内容，也为其他的研究提供了新的思路和方向。期刊《viruses》Viruses (ISSN 1999-4915) 是一个国际性开放获取期刊， 至今已被SCIE、PubMed 、Scopus等各类数据库索引，其最新影响因子为3.465。作为病毒学研究的高级论坛，该期刊旨在帮助研究人员细致的展示他们的前沿发现和观点，并使其迅速传播。naica® 微滴芯片数字PCR系统法国Stilla Technologies公司的naica® 微滴芯片数字PCR系统在进行核酸检测时具有独特的优势。该系统利用cutting-edge微流体创新型芯片—Sapphire芯片（或高通量Opal芯片）作为数字PCR过程的耗材。样品通过毛细通道网格以30,000个微滴的形式进入2D芯片中。3色荧光检测仪器，整个流程只需要2.5小时，并可进行数据的质控和结果追溯分析，获得的数据真实可靠。naica® 六通道微滴芯片数字PCR系统法国Stilla Technologies公司naica® 六通道微滴芯片数字PCR系统，源于Crystal微滴芯片式数字PCR技术，自动化微滴生成和扩增，每个样本孔可实现6荧光通道的检测，智能化识别微滴并进行质控，3小时内即可获得至少6个靶标基因的绝对拷贝数浓度。

项目编号：0628-224108104603-01项目名称：南昌大学第二附属医院引进肝脏脂肪含量检测仪01项目【国际招标】采购方式：公开招标预算金额：1530000.00 元最高限价：1400000.00采购需求：采购条目编号采购条目名称数量单位采购预算（人民币）技术需求或服务要求赣购2022B000668502肝脏脂肪含量检测仪1台1530000.00元详见公告附件合同履行期限：合同签订后三个月内本项目不接受联合体投标。

全球主要的单细胞分离系统提供商美国Namocell公司与Takara Bio及HepaTx近日联合宣布三方合作研发针对晚期肝脏疾病的细胞治疗方案，将HepaTx研发的可发育成肝脏细胞的脂肪组织内干细胞，首先利用Namocell专有的单细胞分离仪进行分离，然后用Takara Bio的SMART-Seq® 试剂盒进行单细胞RNA测序，开发针对晚期肝病以及肝衰竭的治疗方案。 “我们很高兴与Takara及HepaTx合作。我们的单细胞分离平台能够迅速有效地分离和获取HepaTx研发的可发育成肝脏细胞的脂肪组织内干细胞。希望三方在这个领域的合作能够从根本上改变晚期肝病的临床治疗方法，并取代肝移植。Namocell快速、轻柔的细胞分选技术为细胞治疗等领域所需的单细胞分析提供了优越的解决方案。” Namocell CEO Junyu Lin博士表示。 “我们非常高兴能与Namocell和HepaTx合作，为开发新的临床解决方案做出贡献。 Namocell的单细胞分离平台，加之我们的SMART-seq技术，是进行基于孔板的单细胞RNA测序的完美组合。研究人员从而能够对单个细胞进行全序列分析，更深层次底地了解基因表达和细胞分化。” Takara Bio USA的NGS副主任Suvarna Gandlur博士说。 “Namocell的单细胞分离仪与Takara的单细胞RNA-seq是单细胞测序的理想组合，将推动我们的细胞治疗产品的开发，帮助我们进行更深入的分子层面的研究，并使我们的细胞治疗平台更快地进入临床。我们的目标是为晚期肝病及肝衰竭患者提供可扩展的临床解决方案，用细胞治疗取代肝脏移植。三方的合作将帮助我们早日实现这一目标。”HepaTx CEO Eric Schuur博士说。 关于NamocellNamocell提供全球先进的单细胞分选分离平台，用于单细胞研究与治疗的开发。Namocell的单细胞分离仪为识别和分离单细胞提供了最快捷、最简便的途径，让用户能够用对细胞非常轻柔的方式一步完成单细胞的分选和分离。Namocell的产品应用于单细胞基因测序、细胞系开发、CRISPR基因编辑、细胞治疗、干细胞、单克隆抗体开发、稀有细胞分离、以及合成生物学等生命科学及临床研发领域。 关于HepaTxHepaTx是一家研发针对晚期肝病的新型细胞治疗的再生医学公司。HepaTx的技术平台可将脂肪组织内的干细胞发育为功能性肝细胞，再将这些功能性肝细胞直接注入肝脏，使肝脏恢复再生功能。该项细胞治疗技术由美国斯坦福大学授权并受专利保护。 关于Takara Bio USA Inc.Takara Bio USA，Inc.（TBUSA；前身为Clontech Laboratories，Inc.）是Takara Bio Inc.的全资子公司，生产和销售用于生命科学的试剂盒、试剂和仪器，包括NGS、PCR、基因传递、基因组编辑、干细胞研究、核酸和蛋白质纯化，以及自动化样品制备。

11月8日，Nature Metabolism在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）赵允研究组的最新成果（Loss of Hilnc prevents diet-induced hepatic steatosis through binding of IGF2BP2）。该研究揭示了Hedgehog（Hh）信号通路调控Hilnc（Hedgehog induced Long non-coding RNA）的表达，进而参与调控高脂诱导的肝脏脂质代谢过程的分子机理。　　非酒精性脂肪肝（Non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）是常见的慢性肝病之一，其特征是肝细胞肿胀和/或小叶炎症，可导致肝纤维化，最终可能发展为肝硬化和原发性肝癌。研究表明，Hh信号通路在NAFLD的病人和小鼠的肝脏中均被激活，且Sonic Hedgehog的表达水平与NAFLD的严重程度密切相关。然而，肝细胞Hh信号在NAFLD或任何其他肝病中的功能及作用机制尚未确定。　　赵允研究组发现，Hh信号通路可直接调控一个之前未定义的、在脂质代谢中起到重要作用的长链非编码RNA（Hilnc，Hedgehog信号诱导的长链非编码RNA），从而参与脂质代谢。突变Hilnc启动子区中的Gli结合位点在体内和体外均可显著降低Hilnc的表达。在高脂喂养下，HilncBM/BM（BM：Gli binding site mutation，Hilnc启动子区中的Gli结合位点突变小鼠）和Hilnc-/-（Hilnc基因敲除）小鼠可以抵抗饮食诱导的肥胖及脂肪肝的发生。研究还发现，Hilnc的缺失会明显减弱小鼠肝脏中PPAR信号通路相关基因的表达。Hilnc可以直接与mRNA结合蛋白IGF2BP2结合调节Pparγ的mRNA的稳定性，进而调控肝脏脂肪代谢。此外，科研人员还在人类基因组中发现了Hilnc的功能同源物——h-Hilnc。这一新发现的Hh-Hilnc-IGF2BP2-Pparγ信号轴，为进一步阐释Hh信号通路调控lncRNAs及lncRNAs如何参与系统性代谢过程提供了新证据，并为肥胖及脂肪肝相关疾病的新的潜在药物靶点的发现提供了理论依据。　　研究工作获得分子细胞卓越中心动物实验技术平台、细胞分析技术平台和分子生物学技术平台的支持，并得到国家自然科学基金委、科技部、中科院、上海市等的资助。　　论文链接

美国哥伦比亚大学工程系和医学中心的一组研究人员报告说，他们已经开发出一种多器官芯片形式的人体生理模型，该芯片由经过工程改造的人体心脏、骨骼、肝脏和皮肤组成，通过循环免疫细胞的血管流动，以重现相互依赖的器官功能。研究人员创造的这种即插即用的多器官芯片，大小与显微镜载玻片相当，可为患者定制。由于疾病进展和对治疗的反应因人而异，因此这种芯片最终将为每位患者提供个性化的治疗。这项研究刊载于4月27日出版的《自然生物医学工程》杂志上。灵感来自人体工程组织已成为疾病建模和在人体环境中测试药物疗效和安全性的关键组成部分。研究人员面临的一个主要挑战，是如何使用多种可进行生理交流的工程组织来模拟身体功能和全身性疾病，就像它们在体内所做的那样。然而，必须为每个工程组织提供自己的环境，以便特定的组织表型可维持数周至数月，符合生物学和生物医学研究的要求。使挑战变得更为复杂的是，必须将组织模块连接在一起以促进它们的生理交流，这是对涉及多个器官系统的建模所必需的。从人体的工作原理中汲取灵感，研究团队构建了一个人体组织芯片系统，在该系统中，他们通过循环血管流动将成熟的心脏、肝脏、骨骼和皮肤组织模块连接起来，让相互依赖的器官能够像在人类的身体里。研究人员之所以选择这些组织，是因为它们具有明显不同的胚胎起源、结构和功能特性，并且受到癌症治疗药物的影响。“在保持其个体表型的同时提供组织之间的交流一直是一项重大挑战，”该研究的主要作者、哥伦比亚大学干细胞和组织工程实验室副研究科学家凯西罗纳德森-博查得说，“因为我们专注于使用源自患者的组织模型，我们必须单独使每个组织成熟，以便它以模仿患者身上的反应方式发挥作用，我们不想在连接多个组织时牺牲这种先进的功能。在体内，每个器官都维持着自己的环境，同时通过携带循环细胞和生物活性因子的血管流动，与其他器官相互作用。因此，我们选择通过血管循环连接组织，同时保留维持其生物保真度所必需的每个单独的组织生态位，模仿我们的器官在体内连接的方式。”组织模块可维持一个月以上研究团队创建了组织模块，每个模块都在优化的环境中，并通过选择性渗透的内皮屏障将它们与常见的血管流分开。个体组织环境能够跨越内皮屏障并通过血管循环进行交流。研究人员还将产生巨噬细胞的单核细胞引入血管循环，因为它们在指导组织对损伤、疾病疗效的反应方面发挥着重要作用。所有组织均来自同一系人类诱导多能干细胞，从少量血液样本中获得，以证明个体化、患者特异性研究的能力。而且，为了证明该模型可用于长期研究，该团队将已经生长和成熟4到6周的组织在通过血管灌注连接后又维持了4周。研究人员还证明了该模型如何用于研究人类环境中的重要疾病，并检查抗癌药物的副作用。他们研究了多柔比星（一种广泛使用的抗癌药物）对心脏、肝脏、骨骼、皮肤和脉管系统的影响。他们表明，测试效果概括了使用相同药物进行癌症治疗的临床研究报告的效果。使用该模型研究抗癌药物该团队同时开发了一种新的多器官芯片计算模型，用于对药物的吸收、分布、代谢和分泌进行数学模拟。该模型正确地预测了阿霉素代谢成阿霉素醇并扩散到芯片中。在未来其他药物的药代动力学和药效学研究中，多器官芯片与计算方法的结合为临床前到临床外推提供了改进的基础，同时改进了药物开发流程。研究人员称，新技术能识别出一些心脏毒性的早期分子标志物，这是限制药物广泛使用的主要因素。最值得注意的是，多器官芯片准确地预测了心脏毒性和心肌病，这通常需要临床医生减少阿霉素的治疗剂量，甚至停止治疗。研究小组目前正在使用这种芯片的变体进行研究，所有这些都在个体化的患者特定环境中进行。如乳腺癌转移、前列腺癌转移、白血病、辐射对人体组织的影响、新冠病毒对多器官的影响、缺血对心脏和大脑的影响，以及药物的安全性和有效性。研究团队还在为学术和临床实验室开发一种用户友好的标准化芯片，以帮助充分利用其推进生物和医学研究的潜力。研究人员说：“我们对这种方法的潜力感到兴奋。它专为研究与损伤或疾病相关的全身性疾病而设计，将使我们能够保持工程人体组织的生物学特性及其交流。一次一个病人，从炎症到癌症。”

据每日科学网报道，美国斯坦福大学的研究人员开发出一种新型的传感器芯片，可以大大加快药物开发过程。这种由高度敏感的纳米传感器构成的微芯片，可以分析蛋白质如何相互结合，在评估药物的有效性及可能带来的副作用方面迈出了关键一步。 　　这种新型生物传感器只需要一厘米大小的纳米传感器阵列，就能以高于现有任何传感器数千倍的能力持续不断地监测蛋白质的结合活动。新的传感器可以同时监测成千上万种反应，而且比目前的“金标准”方法敏感性更强，并能更快地提供检测结果。 　　该纳米传感器阵列有两大重大进步。首先是将磁性纳米标记附着在被研究的蛋白质上，大大地提高了监测的灵敏度。其次，研究人员开发了一种新的分析模型，以监测数据为依据，只要几分钟就能准确地预测结果。而目前其他的技术只能同时监测四种反应，需要长达数小时的时间才能获得结果。 　　研究人员在数年前就开发出了磁性纳米传感器技术，在检测小鼠血液中癌症相关蛋白的生物标志物时发现，其敏感性远高于其他技术，检测浓度为其他技术检测浓度的千分之一。 　　研究人员将磁性纳米标记附着在特定的蛋白质上，当其与另一个连接到纳米传感器的蛋白相结合时，磁性纳米标记改变纳米传感器周围的磁场。为了确定蛋白与药物之间的结合强度，研究人员将乳腺癌的蛋白放入纳米传感器阵列，同时将从肝脏、肺、肾脏及其他组织获得的蛋白也放入纳米传感器阵列，然后测量附着了磁性纳米标记的药物与各种蛋白的结合强度。这样可以不通过临床实验，就可以初步断定该药物的副作用。虽然目前的芯片每平方厘米只有1000个传感器，但研究人员表示，同样大小的芯片传感器可以增加到数万个之多。 　　下一步研究人员将利用这种新型生物传感器微芯片来研究正在开发的药物，研究人员确信这将极大地加快药物开发的进程。

医院党委书记、院长刘运祥与生物芯片北京国家工程研究中心副总裁许俊泉签署合作协议 　　签约仪式主席台就座人员　 　　签约仪式现场 　　通过遗传基因检测判断一个人此生将患何种疾病，从而提前干预治疗，这种先进的生物技术来到了我们身边。24日上午，生物芯片北京国家工程研究中心烟台分中心签约仪式在毓璜顶医院隆重举行。该中心是目前全国仅有的四家分中心之一，也是华东地区唯一的分中心。该中心的成立，将全面提高全省乃至我国东部沿海地区生物芯片技术的临床应用水平和科学研究水平。 　　生物芯片技术是上世纪90年代迅速发展起来的一种生物技术，它是将成千上万个与生命相关的遗传信息聚成于非常小的玻璃芯片上，对细胞、基因、蛋白质等进行高通量、快速处理的高新技术。通过分析，可以对人类健康进行综合检测，并在与人类健康密切相关的生命科学、临床医学、新药开发、司法鉴定等众多领域发挥重要作用。 　　“今后，对个人进行遗传基因信息检测将成为诊断疾病的常规手段之一”，烟台毓璜顶医院检验中心分子生物学检验科主任孙成铭说，“医生们可以通过研究个人的基因序列，向携带不良基因的人士提出医疗建议，从而更有效地治疗精神疾病、肥胖症和糖尿病等诸多疾病，还可以针对目前的肝癌、肺癌、结肠癌等肿瘤病人进行相应药物的耐药性监测，指导个体化治疗。”同时，将来生物芯片在疾病预防，个体化治疗，药物开发等众多领域发挥不可替代的作用，因而有着非常广阔的应用前景。烟台分中心将致力于建设一个资质过硬、资源共享的区域性生物芯片研究、开发及检测服务平台，为生命科室发展及区域性社会经济建设做出更大的贡献。 　　据了解，烟台分中心目前已经能够开展遗传性耳聋基因检测，分枝杆菌菌种鉴定检测，结核分枝杆菌耐菌药检测，乙型肝炎病毒耐药检测，系统性红斑狼疮、干燥综合症、混合性结缔组织病、系统性硬皮病、多发性肌炎/皮肌炎等抗核抗体检测项目，并进行心脑血管疾病、肿瘤、糖尿病、精神心理疾病、血液性疾病、免疫代谢疾病、肾脏疾病、肝脏疾病、易感性疾病9大类、68种疾病的风险预测和评估。这些项目的推广应用，将对疾病预防和治疗产生划时代的意义。 　　市政府杨丽副市长、卫生局、科技局、计生委、科协、残联和市直卫生系统、各县市区医院以及驻烟部分高校相关负责同志出席了签字仪式。

（北京佰司特科技译）类有机体的概念在12年前就被提出来，当时被称为“芯片上的人体human-on-a-chip”或“芯片上的身体body-on-a-chip”，从“多器官串联芯片Multi-Organ-on-Chip”发展而来，将多个类器官串联起来培养。微生理系统MPS成为体外在生物学上可接受的最小尺度模拟人体生理和形态的技术平台，因此，微生理系统能够以前所未有的精度为每个患者筛选出个性化治疗方案。与此同时，第一个人类类器官——干细胞衍生的复杂三维器官模型，可以在体外扩增和自我组织——已经证明，只要给人类干细胞提供相应诱导分化及生长环境，就可以在体外自我组装成人体类器官。这些早期的类器官可以精确地反映出人体中对应器官的一系列独特的生理状态和病理特征。我们现在把过去的“芯片上的人体human-on-a-chip”的概念发展成“类有机体Organismoid”的理论。首先，我们提出了“类有机体”的概念，即通过体外的自我组装的过程，模仿个体从卵细胞到性成熟的发生过程，培养出的——微小的、无思维、无情感的体外的人体等效物。随后，我们提出了类有机体的分化和培养方法，使其能在体外长时间维持正常功能，以及通过自然或人工诱发疾病干扰类有机体来模拟个体疾病过程。最后，我们讨论了如何使用这一系列健康和疾病模型的类有机体来代替病人，测试药物疗效或药物剂量，即个体化精准医疗。 图1 |每个人个体命运的类有机体。(A）个体发育（黄色）从卵细胞受精开始，随后出生，并在18 ~ 20年后性成熟，发育出功能完整的大脑和成年骨骼。然后，成人的身体会经历一个持续数十年的功能和结构相对稳定的阶段。随着身体年龄的增长，这个成年期会被不断延长的生病和康复期打断（粉色）。情感和意识——人类的灵魂和思想——从童年开始连续发展，并贯穿一生。（B）根据类有机体理论，个性化的类有机体可以通过持续几个月的体外培养（黄色）来建立。由此产生的成体类有机体可以模拟健康人类成年几周（S-短期）、几个月（M-中期）或几年（L-长期）的阶段。然后，这些可以用来模拟急性、亚慢性和慢性疾病时期（粉色）和个体在相应的时间框架内的治疗后恢复。大量相同的类有机体还可以提供足够数量的生物学重复和对照，确保了数据的准确性，真实性，可重复性。此外，这些健康的类有机体在预防医学的评估方面很有用，比如为各自的个体接种疫苗。 类有机体理论人的个体寿命的特征是人体的生理和形态的发育阶段（发育期）和功能维持阶段（成年期），以及个体与社会在灵魂和思想上的双向交流，如图1A所示。社会起源本质上与人的大脑的大小和结构有关——大脑由大约860亿个神经元以及数量大致相等的非神经元细胞（2）组成，这些细胞高度连接，聚集在一起处理、整合和协调它从感觉器官接收到的信息（3）—以及它与身体其他部分的相互联系。成熟的人体生理遵循一个简单的进化，即选择性结构计划，也就是组成遵循功能。早在2007年，我们就注意到这样一个事实:“……几乎所有的器官和系统都是由多个相同的、功能独立的结构单元组建成的，从几个细胞层到几毫米组织。由于其独特的功能性、高度的自立性和这些结构单元在各自器官中的多样性，它们对药物和生物制剂的反应模式几乎代表了整个器官。大自然创造了这些微小但复杂的结构单元，以实现器官和系统最主要的功能。在一个特定的器官内，这些结构的重复是天然的风险管理工具，以防止器官局部损伤时功能完全丧失。然而，从进化的角度来看，这一概念使得器官的大小和形状可以很容易地调整到特定物种的需要（例如，小鼠和人类的肝脏使用几乎相同的结构单元）（4）。这一理论，结合微生理系统（MPS）的发展，为在生物芯片上以生物学上可接受的最小尺度模拟人体的器官提供了理论基础（5-7）。2012年，我们引入了“芯片上的人体”（man-on-a-chip）的概念，从“多器官串联芯片Multi-Organ-on-Chip”发展而来，即将多个类器官（比体内缩小10万倍）串联起来培养。我们举例说明了人体主要器官的功能单位，并简要描述了减小尺寸的原理（5）。这是发展一种理论的起点，即建立一种微小的、无思维、无情感的体外的人体等效物，我们现在称之为organismoids类有机体。不同的术语，如芯片上的人体，芯片上的身体，或通用的生理模板，在过去已经被用于代表有机体。在MPS领域中已经使用过这个概念，通过培养10个人的主要器官的等效物（类器官）来实现完整的体内平衡：循环，内分泌，胃肠道，免疫，皮肤，肌肉骨骼，神经，生殖，呼吸和泌尿系统。类有机体的理论基于两个按时间顺序相互关联的概念，每个概念有三个实施原则。类有机体的体外发育依赖于（i）（诱导多能）干细胞为基础的体外早期类器官形成；（ii）以生理学为基础，通过血液灌流和神经分布，应用于芯片上的MPS，将此类早期器官的比例/数量整合为早期自我维持的类有机体；以及(iii)通过类器官在芯片上的串联培养加速刺激个体发育，完成体外个体发育成为健康成熟的类有机体（模拟成年期）的转变。因此，利用芯片上的类有机体模拟病人的疾病和治愈过程的概念遵循以下原则：（一）通过自然疾病过程或通过来自病人的病原体或病变组织的传播在生物体中诱发疾病；（ii）通过对同一个患者来源的健康和病变类有机体进行相同数量的试验来模拟对大量患者进行的人体临床试验；以及（iii）为每个患者精确选择正确的药物或疗法和最有效的用药方案。在这篇文章中，我们带你通过类有机体理论的概念和原则，用实际结果阐述它对我们的医疗保健系统的颠覆性创新的潜力，并提供一个可行性方法的展望。 微流控培养系统——早期类器官形成类有机体的关键类器官已被证明是模拟不同器官特异性特的有力工具。然而，如上所述，标记物表达和功能往往在早期就停止了。我们从1912年就知道，体外培养的环境决定了它们的生存能力和功能（100）。驱动类器官自组装和分化的各向微环境因子在传统培养条件下相当均匀地覆盖类器官或广泛的表面积，阻碍了由功能驱动的空间定向和成熟。但这些源自相互作用的组织并导致细胞重排的时空线索，是发育成熟器官功能的关键。但这些源自相互作用的组织并导致细胞重排的时空因子，是成熟器官功能发育的关键。特别是内皮组织相互作用及其对器官发生过程中局部信号传导的影响已被广泛研究（101-103）。 例如，发育中的中枢神经系统的血管化是大脑发育中至关重要的一步，确保快速分裂的神经前体细胞的氧气和营养供应。外周神经系统的神经结构已被证明以明显的与血管同步的方式发展。此外，内皮细胞对于维持产生小脑细胞的中枢神经系统胚层的重要性也得到了证明（104）。在过去的二十年中，通过将器官模型引入MPS来改善器官模型培养条件已经做出了大量的努力。利用原代和细胞系为基础的模型已经建立了MPS中的数十种人体类器官，并已进行了非常详细的综述（105 - 111）。有充分的证据表明，器官功能的成熟可以通过密切模拟有关生化、物理或电刺激的器官型微环境来实现（106）。看来，神经支配、血管化、淋巴管、微生物群和胆汁产物的肠-肝脏循环模拟是满足多器官MPS中类器官的简单物理结合和生物体中真正的组织相互作用和稳态之间的鸿沟不可或缺的先决条件。后者需要至少10个人类系统（如引言中强调的那样）的主要类器官的串联组合，以及它们通过血管系统、神经支配和淋巴管的生物互联。关于建立包含至少10个技术上可相互连接的器官培养区隔的MPS的两项早期尝试已经发表。这些主要的例子包括康奈尔大学舒勒实验室（Shuler Lab）的13个器官培养系统（170个）和麻省理工学院格里菲斯实验室的10个器官培养PhysioMimix系统（171）。这两种系统都已成功地在培养室中使用生物材料运行了7天或更长时间。然而，两者都缺乏生物血管互连、淋巴管和器官神经支配。 生物体可能会传递什么给我们的医疗系统根据有机体模型理论，有机体模型是活体人体在体外的生物复制品，只是尽可能缩小了规模。它们是由系统创造的整合：生理学上把人体主要器官的功能单位整合成一个有机的、自我维持的模板，反映人体的系统组织干细胞衍生器官等价物在芯片上的快速分化，源于它们之间的相互串扰和生理上的相互依赖。规模的极端缩小，是由于产生个体的生物体样体的大量重复的目标。大量这种相同的、微小的、无脑的、无情绪的生理体外有机体的成熟可以在很长一段时间内保持自我维持的功能性健康内稳态。它们容易受到干扰，导致自然或人为地诱发疾病。患病的生物体被假设以精确地模拟各自病人疾病的病理生理学。反过来，这可能使预测性的患者特异性有机体样研究的表现，以确定最有效的个性化治疗患者有关。类似于对患者队列的临床研究，然后可以产生统计验证的预测，其优势是可以在生理和病理生理条件下比较基因相同的患者有机体样体重复。由此可以推导出两种主要的使用场景。一种是与现实世界中个体患者个人治疗的前沿改进有关 另一种则有可能在临床试验层面改变药物开发范式，节省大量时间和资本支出。关于第一种方案，生物体模型可以用于预测地选择、安排和给药，根据患者的疾病进展准确地选择个性化治疗或药物。通过早期发现不成功的治疗方案，这可以显著降低对每个患者的潜在风险。图5更详细地总结了将有机体应用于个性化精准医疗的优势。该图说明了有机体体方法的概念和原理，以选择最适合您的个性化疾病应用的精准医疗。作为一个假设的例子，癌症被选择为疾病。你的生命周期可能最终包括危及生命的疾病时期，例如，癌症生长（上：蓝色边框的箭头）。从你的健康细胞中建立一个多能干细胞库。随后，在几个月内就会产生大量相同的健康生物体（黄色三角形）。目前有各种治疗癌症的选择，因此，相关的试验组被创建，包括安慰剂治疗、其他治疗组和健康恢复对照组（在黑边箭头中）。在这个假设的例子中，在几周内，CAR-T细胞疗法与检查点抑制剂相结合，会被证明是你最快最有效的治愈方法。因此，这种疗法立即得到了成功的应用。根据生物体形态理论，一个人的干细胞库可以在健康时创建，也可以在疾病发生时从健康的器官中创建。预防性干细胞库(例如，从脐带血中提取)已经在使用中，并将成为未来的选择，因为这需要时间。接近人类的理论提供了精确的试验结果，这是动物试验在患者来源的异种移植模型或人类患者来源的类器官无法实现的。异种移植模型在系统发育上是遥远的，因此不能提供足够的肿瘤生长。此外，它们没有病人的免疫背景来对抗癌症。病人来源的类器官也没有嵌入到病人的免疫系统中，缺乏与有机体的系统性互动。对于第二种情况，数十年来，候选药物进入临床试验成为获批药物的平均成功率一直低于20%；这种将任何原型转化为上市产品的低效率，其他任何行业都承受不起。使用实验动物的候选药物的临床前安全性和疗效评估程序的预测性差是造成这种低效率的主要原因。其后果是平均13.5年的漫长临床试验，以及一种新药获得批准所需的累计成本高达25亿美元（106）。与此同时，在过去30年里，一场基于生物学的治疗策略出现了——利用人体自身的工具来对抗疾病。近年来，药物的生物复杂性不断扩大，从人工合成的小分子药物，到人类单克隆抗体蛋白，最后是针对患者的自体细胞疗法，极大地增加了患者治愈的机会。然而，这一趋势同样显著地降低了通过应用临床前的实验室动物试验来预测这类疗法的安全性和有效性的机会，原因是这类先进治疗药物的人类起源越来越多（172）有机体有可能通过改变药物开发的模式来打破这种成本螺旋上升。2016年，MPS相关报告已经预计，一旦基于MPS的类似于生物体的临床试验研究能够准确预测任何新药物或疗法的疗效、安全性、剂量和时间安排，在用于人类试验和替代动物试验以及1、2期临床试验之前，累积药物开发成本将降低5倍，药物开发时间将减少一半。2018年，毒理学研究领导人论坛（10）草拟了一份高级路线图，以确定“临床试验”预测精度（图6），在与临床试验相对应的芯片研究中运行精细的个性化的“人体”等效物（有机体）。为了实现这一点，套健康的和有病的代表患者疾病状态和健康内稳态的有机体样体将允许一个人进行基于临床前系列药物和先进的有机体样体测试。图5 |说明有机体理论如何应用于个性化医疗的假设例子。图6 |在芯片上潜在的“临床试验”背景下的“人体”等效物（10）。 图7|一个假设的例子，说明有机体理论如何可以用来模拟临床试验。健康的内稳态将允许一个人在大型试验特定患者中模拟临床试验的环境中进行基于有机体的药物和先进疗法的临床前系列试验。与患者队列试验相比，以有机体为基础的试验具有许多关键的优势。图7详细说明了这些优势，并举例说明了利用基于有机体的试验模拟一种假想的新型钠-葡萄糖转运体2（SGLT2）抑制剂治疗2型糖尿病的临床试验。最突出的优势是，在药物开发历史上，基于芯片的有机体试验将首次包括患者身体和同一个体健康身体状态的统计相关的人体自体生物重复。由于缺乏对单个患者的任何生物重复，以及对他们在健康内稳态下的个体生物状态的了解，临床试验传统上需要大量的患者队列。因此，试验被分为1、2和3期，不幸的是，只能近似一个患者个体的病理生物学和他们的完全治愈恢复状态。这两个方面使得传统的临床试验过程成为一种漫长的、成本高得令人难以置信的、低效的药物和先进疗法的开发方式。在含有健康和患病生物体的芯片上进行“临床试验”，消除了这两个障碍。一方面，它们允许近亲繁殖的实验室动物试验的一致性由于基因而得到匹配，每个试验“参与者”在个体有机体水平上的身份，但其背景完全是人类。另一方面，各种不同个体的生物样体的使用反映了临床试验中患者队列的异质性，但具有每个个体患者的生物样体在统计上相关的生物重复的优势。有机体体方法的另一个明显优势是，在进行此类试验时，其独立性不受患者招募和医院使用的影响。鉴于大型PSC库的存在反映了基因倾向、性别和与试验相关的其他类别，基于有机体模型的试验可以在世界任何时间、任何地点进行。关于上面的假设例子，根据糖尿病易感性选择供体，比较遗传祖先和平等的性别分布可能是有趣的干细胞瓶选择策略。第三个优点是试验规模的灵活性。理论上可以产生的患病生物体（通常被称为芯片上的“病人”）的数量是无限的。这使得药代动力学方面的整合，在同一个基于有机体的试验中发现新的化学或生物实体的有效剂量和综合安全性和有效性评估成为可能。目前在实验室动物、健康志愿者和患者的单独临床前和临床试验中产生的数据，如毒性特征、未观察到的副作用水平、吸收和排泄率、代谢物形成、发现有效剂量、持续时间和新药物的时间安排，可以从一项基于生物体的试验中得到。例如，我们治疗2型糖尿病的假设案例研究可以很容易地扩展到更大的剂量范围，并将每天两次剂量的单一口服（这在生物样体中指的是根尖肠的任何给药）进行比较。这将包括对疗效进行剂量依赖的评估，同时观察尿路或生殖道感染的发生和严重程度，以及众所周知的SGLT2抑制剂的副作用。在各自的患者队列中，候选药物使用的治疗窗口的定义来源于这样一项一体化试验，该试验仍处于临床前候选药物开发阶段。关于这两种使用场景，我们设想有机体将对从个人数据库收集的医疗现实世界大数据做出重大贡献。这是因为它能够在每个患者第一次疾病发作（例如，肿瘤生长、病毒复制）的确定位置生成关于微环境破坏的独特可复制数据。有机体和硅芯片的结合将进一步提高对大量患者群体进行精确药物治疗的预测能力，并进一步降低成本。在人们的心目中，复杂的体外细胞培养工作通常与高昂的成本联系在一起。有人可能会猜测，在试验中产生和处理数千个生物体需要天文数字的预算，因为目前可用的MPS在一次性芯片和操作上都很昂贵。在这里，有机体的性质反映了一种自我可持续的人体和规模经济效应开始发挥作用。在现实世界中，一个处于休息状态的人体，每天的蛋白质、碳水化合物和脂肪供应约2000千卡就可以维持。在世界上一些较贫穷的地区，人均几美元就可以实现这一目标。因此，每天喂养10万只生物体的成本也可以达到相同的水平。维持这些生物体的可消耗芯片的价格也预计将下降到1美元的范围，这在计算机芯片和人类基因组测序成本方面已经有过先例。生物机体能够为每一位患者确定最合适的药物，并大幅节约成本和改变药物开发，这种能力的社会经济维度被认为是巨大的。这同样适用于伦理层面。基于MPS的类有机体有可能取代大多数实验室动物试验和在人类志愿者身上进行的第一和第二阶段临床试验。它们将减少三期临床试验患者的多种数量。所有这些都将对全球范围内的患者利益和动物福利产生根本性的积极影响。 患者类有机体体和芯片上病人特异性T细胞疗法——一个挑战这一理论的完美方案先进的细胞疗法，如自体嵌合抗原受体（CAR） T细胞疗法KymriahTM 和YescartaTM，最近已经证明了它们治愈以前的耐药肿瘤患者的潜力（176,177）。除了这两种在2017年被批准用于治疗血液肿瘤的CART细胞产品外，其他几种CAR-T细胞产品最近也被批准。许多新的细胞治疗方法正在酝酿中，使用CAR或转基因T细胞受体对抗各种各样的肿瘤、感染和自侵略性免疫细胞，或者使用调节性T细胞在显性的不良免疫反应中恢复免疫平衡（178）。到2020年底，全球注册了超过1000项使用免疫细胞产品的临床试验（179）。在这些医疗需求未得到满足的领域，这种前所未有的疗效以标准安全测试程序（180）为代价，增加了监管机构的接受度，该程序需要在治疗批准后的患者随访研究中进行回顾性研究。这符合这样一个事实，即由于患者与患者的系统发育距离、各自的基因型差异和免疫不匹配，患者对个性化细胞治疗的反应无法在临床前的实验室动物模型中模拟。同样，在传统的患者来源的类器官培养中，患者的反应也无法预测，因为它们没有融入到一个系统的有机体安排中。除其他外，模拟t细胞输注到目标部位的静脉输送及其与其他主要器官部位的相互作用，都缺失了模拟T细胞疗法及其疗效（患者衍生类器官的精确度）的关键因素。 如前所述，这里的有机体理论提供了一种克服任何其他障碍的替代解决方案。 什么是有机体不能也不应该做的根据有机体理论，有机体不能也不应该模仿人类个体社会起源的主要部分——同理心或意识（分别是灵魂或思想）。因此，它不能模拟病人的精神疾病。300g的人类心肌或髋部骨折的功能障碍及其愈合依赖于生物物理特性，由于规模和所涉及的物理不匹配，其中一些无法在生物类体上表征。伦理考量对人类社会至关重要，也是人性的基础。有机体理论，由于其性质，引入了一些必须考虑伦理的观点。将人类胚胎发育到几厘米大小是最关键的问题之一。在人工环境下（如体外培养），人类卵子的受精及其随后的胚胎发育在世界上许多地方都是被禁止的。生物体理论的作者想要强调的是，他们的伦理范式超越了这一点。人们不应该使用有机体形态理论的概念和原则来创造人类或杂交胚胎，并进一步发展和区分人类或杂交组织。应该使用其他方法来规避个体发生的这一部分。个人同意捐献组织来创造生物体可能是一个很好的工具，以防止在早期阶段的滥用。

高仿生人体器官模型的迫切性长久以来，人们对人体器官在复杂环境中如何形成和发育以及疾病发作后的影响一直充满好奇。然而，目前我们对这些问题的理解主要依赖于传统的细胞培养和动物模型，受到物种差异以及器官结构和功能差异的限制。因此，迫切需要建立高度仿生的人体器官模型，以广泛应用于生物研究、疾病建模、药物筛选和个性化医学等领域。 南通大学的李栋教授团队2024年1月1日在《Theranostics》（影响因子：12.4）杂志上发表了题为“Human organoids-on-chips for biomedical research and applications”的综述。向读者介绍了如何将各种学科与OrgOCs结合，加速转化应用，以及在生物医学研究和应用中OrgOCs所面临的挑战和机遇。 人类器官芯片/人类器官技术/器官芯片的区别人类器官芯片（OOCs）是体外构建的人类微生理系统，通过微流控灌注培养装置（如原代细胞、细胞系和干细胞）复制活体器官的结构和功能单位。OOCs可独立控制或高度耦合多种微环境因素，如动态流体、机械刺激、3D拓扑结构、氧梯度和分隔空间，以模拟人体本地器官的生态位。这些特点可引导细胞形态发生和功能器官的形成。 人类器官技术（HOs）是源自人类多能干细胞（PSCs）或成体干细胞（AdSCs）的3D多细胞组织结构，通过自组装可以重现人体器官的生理结构和功能。PSCs衍生的HOs需要按照干细胞的顺序分化设计原则进行构建，而AdSCs衍生的HOs形成相对简单，无需引导通过胚层。 器官芯片（OrgOCs）是结合HOs和OOCs两项前沿技术的高度仿生体外模型，广泛应用于药物开发、疾病建模和精准医学。 OrgOCs在生物医学应用中的进展 器官发育OrgOCs平台用于人体器官发育的生物学研究。（A）人脑器官芯片揭示了脑部发育过程中的物理机制和内在细胞行为。（B）具有代表性体内样曲线形态和蠕动特征的人结肠肿瘤器官芯片系统。（C）具有类似隐窝的微通道芯片，诱导肠道类器官的形态发生，包括可灌注的迷你肠道管，近似生理空间排列的肠腔，类似隐窝的区域和类似绒毛的结构。该研究证明了器官发育中空间限制的重要性。（D）基于微流体的3D载体在更生理的微环境中促进了胰岛类器官的分化和成熟。（E）在OrgOCs反应器中，流体能够促进脑类器官中的细胞增殖并减少细胞凋亡。 血管化用于生物学研究中血管化的 OrgOCs 平台。（A）血管化胎盘样类器官的形成类似于微流控芯片平台中孕早期人类胎盘发育。（B）间质流动可以扩大内皮祖细胞的内源性库，并增强hiPSCs来源的肾脏类器官的血管形成和成熟。（C） 将功能性神经血管大脑类器官植入芯片上，通过共培养吸附性内皮细胞诱导血管生成。（D） 具有灌注微血管系统的类器官使用可定制的 IFlowPlates 重建了单核细胞浸润到循环系统中结肠类器官的过程。 免疫应答 细胞间通讯OrgOCs平台，用于探索生物学研究中的器官间通讯。（A）结肠活检衍生的肠道类器官芯片显示母乳低聚糖在调节免疫功能和肠道屏障方面的潜在能力。（B） 多类器官芯片平台在循环灌注系统中概括了人肝-胰岛轴。（C） 应用高通量微流控装置中的串联伤口肝脏、胃和肠道类器官模型来评估药物代谢和胆汁酸诱导的调节。 器官芯片的应用 疾病模型1、内源性成分原因2、无机污染物暴露3、病毒感染用于疾病建模的 OrgOCs 平台。（A） 患者来源的胰腺导管类器官芯片可以概括囊性纤维化相关疾病，并检查胰腺导管上皮细胞和胰岛之间的细胞间功能相关性。（B）与游离脂肪酸相比，hiPSCs的肝脏类器官表现出与脂肪性肝炎相关的典型病理特征。（C） 重金属镉暴露可能导致早熟、持久的神经分化和大脑类器官发育中的长期神经毒性。 精准医疗1、药代动力学研究2、药物安全性评价OrgOCs平台，用于评估精准医疗中的药物代谢和安全性。（A）抗癌药物与肠道类器官芯片首过代谢的概括。（B） 允许使用肝-心类器官芯片来探索氯米帕明的肝脏代谢依赖性心脏毒性。 药物筛选用于精准医疗药物筛选的 OrgOCs 平台。（A） 通过与微阵列芯片设备偶联，在传代 0 处生成了数百个由临床标本产生的肺癌类器官。（B）巢式阵列芯片平台培养患者来源的结直肠癌类器官，用于高通量药物筛选。（C）一种用于药敏试验的一站式微流控肺癌类器官培养装置。（D） 一种类器官芯片系统，该系统具有自动化控制器，通过流体连接的面包板与模块化多传感器（例如，物理、生化和光学传感器）单元相结合，用于自动评估类器官在长时间内对药物的治疗反应。（E） 采用基于人类 hiPSC 的视网膜类器官芯片模型在制药环境中测试不同类型 AAV 载体基因治疗的转导效果。 目前，大多数人体器官已经在微流控芯片上重新创建，包括肠、脑、肾、肝和胰岛，具有接近体内器官的生理特性。为了实现多器官的系统相互作用、长期稳定的共培养，将可编程动态流量应用于连接多器官模块的微流控系统，以精确模拟体内血液循环。 OrgOC模型还可以高通量、高仿生性状的方式应用于药物筛选和药敏检测，这在传统的细胞和动物模型中是无法实现的。患者来源的个性化类器官芯片可以模拟患者的合并症并给出特定的药物选择，包括优化的药效、最小的毒性，甚至是最佳的给药途径，以及用于靶向I期临床试验的最佳给药方案。此外，细胞治疗和基因治疗也体现了OrgOC平台的实际应用价值，可以加速疾病治疗的进展。

一、项目基本情况1、项目编号：STBN-ZC-2023-5082、采购计划备案号：420000-2023-158353、项目名称：湖北中医药大学肝脏疾病中医药现代化研究中心分析检测平台4、采购方式：公开招标5、预算金额：819.77(万元)6、最高限价：819.77(万元)7、采购需求：本项目为2个项目包，具体内容见附件。项目的交货地点、交货期要求、主要技术及服务要求等详见第三章货物需求及采购要求。8、合同履行期限：包一：合同签订后120日内完成设备到货并安装调试完成； 包二：合同签订后60日内完成设备到货并安装调试完成。9、本项目（是/否）接受联合体投标：否10、是否可采购进口产品：是11、本项目（是/否）接受合同分包：否12、本项目（是/否）专门面向中小微企业：否13、符合条件的小微企业价格扣除优惠为：10%二、获取招标文件1、时间：2023年11月10日至2023年11月16日，每天上午08:30至12:00，下午14:00至17:00（北京时间，法定节假日除外）2、地点：武汉盛泰百年招标有限公司网上（网址：http://www.zbwjxt.cn:8080）或现场3、方式：供应商可按以下任一方式获取招标文件（咨询电话：027-87320607-601）：（1）网上获取：供应商可在招标文件获取时间内，登录http://www.zbwjxt.cn:8080，选择相应的项目，点击 “文件获取登记”，按要求输入相关信息并上传附件后，招标文件将发送至填写的邮箱。（2）现场获取：供应商可在招标文件获取时间内，持法定代表人身份证明书及法定代表人身份证或法定代表人授权书及被委托人身份证、文件获取登记表（格式见附件）至武汉盛泰百年招标有限公司（武汉市武昌区中北路31号知音广场写字楼11层）获取招标文件。4、售价：0(元)三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系1、采购人信息名 称：湖北中医药大学地 址：武汉市洪山区黄家湖西路16号联系方式：黄老师 027-688913632、采购代理机构信息名 称：武汉盛泰百年招标有限公司地 址：武汉市武昌区中北路31号知音广场写字楼11层（地铁四号线楚河汉街C出口知音广场2号门）联系方式：谌佳莹、胡跃、荆嘉孚、张雪、田建 027-87320607转分机6093、项目联系方式项目联系人：谌佳莹、胡跃、荆嘉孚、张雪、田建电 话：027-87320607转分机609

芯片上的患者—多器官串联芯片Multi-Organ-on-Chip应用于精准医疗北京佰司特科技有限责任公司An Individual Patient's "Body" on Chips – How Organismoid Theory Can Translate Into Your Personal Precision Therapy ApproachFrontiers in Medicine, 2021, Vol. 8Marx U, Accastelli E, David R, Erfurth H, Koenig L, Lauster R, Ramme AP, Reinke P, Volk HD, Winter A, Dehne EM类有机体的概念在12年前就被提出来，当时被称为“芯片上的人体human-on-a-chip”或“芯片上的身体body-on-a-chip”，从“多器官串联芯片Multi-Organ-on-Chip”发展而来，将多个类器官串联起来培养。微生理系统MPS成为体外在生物学上可接受的最小尺度模拟人体生理和形态的技术平台，因此，微生理系统能够以前所未有的精度为每个患者筛选出个性化治疗方案。与此同时，第一个人类类器官——干细胞衍生的复杂三维器官模型，可以在体外扩增和自我组织——已经证明，只要给人类干细胞提供相应诱导分化及生长环境，就可以在体外自我组装成人体类器官。这些早期的类器官可以精确地反映出人体中对应器官的一系列独特的生理状态和病理特征。我们现在把过去的“芯片上的人体human-on-a-chip”的概念发展成“类有机体Organismoid”的理论。首先，我们提出了“类有机体”的概念，即通过体外的自我组装的过程，模仿个体从卵细胞到性成熟的发生过程，培养出的——微小的、无思维、无情感的体外的人体等效物。随后，我们提出了类有机体的分化和培养方法，使其能在体外长时间维持正常功能，以及通过自然或人工诱发疾病干扰类有机体来模拟个体疾病过程。最后，我们讨论了如何使用这一系列健康和疾病模型的类有机体来代替病人，测试药物疗效或药物剂量，即个体化精准医疗。 图1 |每个人个体命运的类有机体。(A）个体发育（黄色）从卵细胞受精开始，随后出生，并在18 ~ 20年后性成熟，发育出功能完整的大脑和成年骨骼。然后，成人的身体会经历一个持续数十年的功能和结构相对稳定的阶段。随着身体年龄的增长，这个成年期会被不断延长的生病和康复期打断（粉色）。情感和意识——人类的灵魂和思想——从童年开始连续发展，并贯穿一生。（B）根据类有机体理论，个性化的类有机体可以通过持续几个月的体外培养（黄色）来建立。由此产生的成体类有机体可以模拟健康人类成年几周（S-短期）、几个月（M-中期）或几年（L-长期）的阶段。然后，这些可以用来模拟急性、亚慢性和慢性疾病时期（粉色）和个体在相应的时间框架内的治疗后恢复。大量相同的类有机体还可以提供足够数量的生物学重复和对照，确保了数据的准确性，真实性，可重复性。此外，这些健康的类有机体在预防医学的评估方面很有用，比如为各自的个体接种疫苗。 类有机体理论人的个体寿命的特征是人体的生理和形态的发育阶段（发育期）和功能维持阶段（成年期），以及个体与社会在灵魂和思想上的双向交流，如图1A所示。社会起源本质上与人的大脑的大小和结构有关——大脑由大约860亿个神经元以及数量大致相等的非神经元细胞（2）组成，这些细胞高度连接，聚集在一起处理、整合和协调它从感觉器官接收到的信息（3）—以及它与身体其他部分的相互联系。成熟的人体生理遵循一个简单的进化，即选择性结构计划，也就是组成遵循功能。早在2007年，我们就注意到这样一个事实:“……几乎所有的器官和系统都是由多个相同的、功能独立的结构单元组建成的，从几个细胞层到几毫米组织。由于其独特的功能性、高度的自立性和这些结构单元在各自器官中的多样性，它们对药物和生物制剂的反应模式几乎代表了整个器官。大自然创造了这些微小但复杂的结构单元，以实现器官和系统最主要的功能。在一个特定的器官内，这些结构的重复是天然的风险管理工具，以防止器官局部损伤时功能完全丧失。然而，从进化的角度来看，这一概念使得器官的大小和形状可以很容易地调整到特定物种的需要（例如，小鼠和人类的肝脏使用几乎相同的结构单元）（4）。这一理论，结合微生理系统（MPS）的发展，为在生物芯片上以生物学上可接受的最小尺度模拟人体的器官提供了理论基础（5-7）。2012年，我们引入了“芯片上的人体”（man-on-a-chip）的概念，从“多器官串联芯片Multi-Organ-on-Chip”发展而来，即将多个类器官（比体内缩小10万倍）串联起来培养。我们举例说明了人体主要器官的功能单位，并简要描述了减小尺寸的原理（5）。这是发展一种理论的起点，即建立一种微小的、无思维、无情感的体外的人体等效物，我们现在称之为organismoids类有机体。不同的术语，如芯片上的人体，芯片上的身体，或通用的生理模板，在过去已经被用于代表有机体。在MPS领域中已经使用过这个概念，通过培养10个人的主要器官的等效物（类器官）来实现完整的体内平衡：循环，内分泌，胃肠道，免疫，皮肤，肌肉骨骼，神经，生殖，呼吸和泌尿系统。类有机体的理论基于两个按时间顺序相互关联的概念，每个概念有三个实施原则。类有机体的体外发育依赖于（i）（诱导多能）干细胞为基础的体外早期类器官形成；（ii）以生理学为基础，通过血液灌流和神经分布，应用于芯片上的MPS，将此类早期器官的比例/数量整合为早期自我维持的类有机体；以及(iii)通过类器官在芯片上的串联培养加速刺激个体发育，完成体外个体发育成为健康成熟的类有机体（模拟成年期）的转变。因此，利用芯片上的类有机体模拟病人的疾病和治愈过程的概念遵循以下原则：（一）通过自然疾病过程或通过来自病人的病原体或病变组织的传播在生物体中诱发疾病；（ii）通过对同一个患者来源的健康和病变类有机体进行相同数量的试验来模拟对大量患者进行的人体临床试验；以及（iii）为每个患者精确选择正确的药物或疗法和最有效的用药方案。在这篇文章中，我们带你通过类有机体理论的概念和原则，用实际结果阐述它对我们的医疗保健系统的颠覆性创新的潜力，并提供一个可行性方法的展望。 微流控培养系统——早期类器官形成类有机体的关键类器官已被证明是模拟不同器官特异性特的有力工具。然而，如上所述，标记物表达和功能往往在早期就停止了。我们从1912年就知道，体外培养的环境决定了它们的生存能力和功能（100）。驱动类器官自组装和分化的各向微环境因子在传统培养条件下相当均匀地覆盖类器官或广泛的表面积，阻碍了由功能驱动的空间定向和成熟。但这些源自相互作用的组织并导致细胞重排的时空线索，是发育成熟器官功能的关键。但这些源自相互作用的组织并导致细胞重排的时空因子，是成熟器官功能发育的关键。特别是内皮组织相互作用及其对器官发生过程中局部信号传导的影响已被广泛研究（101-103）。 例如，发育中的中枢神经系统的血管化是大脑发育中至关重要的一步，确保快速分裂的神经前体细胞的氧气和营养供应。外周神经系统的神经结构已被证明以明显的与血管同步的方式发展。此外，内皮细胞对于维持产生小脑细胞的中枢神经系统胚层的重要性也得到了证明（104）。在过去的二十年中，通过将器官模型引入MPS来改善器官模型培养条件已经做出了大量的努力。利用原代和细胞系为基础的模型已经建立了MPS中的数十种人体类器官，并已进行了非常详细的综述（105 - 111）。有充分的证据表明，器官功能的成熟可以通过密切模拟有关生化、物理或电刺激的器官型微环境来实现（106）。看来，神经支配、血管化、淋巴管、微生物群和胆汁产物的肠-肝脏循环模拟是满足多器官MPS中类器官的简单物理结合和生物体中真正的组织相互作用和稳态之间的鸿沟不可或缺的先决条件。后者需要至少10个人类系统（如引言中强调的那样）的主要类器官的串联组合，以及它们通过血管系统、神经支配和淋巴管的生物互联。关于建立包含至少10个技术上可相互连接的器官培养区隔的MPS的两项早期尝试已经发表。这些主要的例子包括康奈尔大学舒勒实验室（Shuler Lab）的13个器官培养系统（170个）和麻省理工学院格里菲斯实验室的10个器官培养PhysioMimix系统（171）。这两种系统都已成功地在培养室中使用生物材料运行了7天或更长时间。然而，两者都缺乏生物血管互连、淋巴管和器官神经支配。 生物体可能会传递什么给我们的医疗系统根据有机体模型理论，有机体模型是活体人体在体外的生物复制品，只是尽可能缩小了规模。它们是由系统创造的整合：生理学上把人体主要器官的功能单位整合成一个有机的、自我维持的模板，反映人体的系统组织干细胞衍生器官等价物在芯片上的快速分化，源于它们之间的相互串扰和生理上的相互依赖。规模的极端缩小，是由于产生个体的生物体样体的大量重复的目标。大量这种相同的、微小的、无脑的、无情绪的生理体外有机体的成熟可以在很长一段时间内保持自我维持的功能性健康内稳态。它们容易受到干扰，导致自然或人为地诱发疾病。患病的生物体被假设以精确地模拟各自病人疾病的病理生理学。反过来，这可能使预测性的患者特异性有机体样研究的表现，以确定最有效的个性化治疗患者有关。类似于对患者队列的临床研究，然后可以产生统计验证的预测，其优势是可以在生理和病理生理条件下比较基因相同的患者有机体样体重复。由此可以推导出两种主要的使用场景。一种是与现实世界中个体患者个人治疗的前沿改进有关 另一种则有可能在临床试验层面改变药物开发范式，节省大量时间和资本支出。关于第一种方案，生物体模型可以用于预测地选择、安排和给药，根据患者的疾病进展准确地选择个性化治疗或药物。通过早期发现不成功的治疗方案，这可以显著降低对每个患者的潜在风险。图5更详细地总结了将有机体应用于个性化精准医疗的优势。该图说明了有机体体方法的概念和原理，以选择最适合您的个性化疾病应用的精准医疗。作为一个假设的例子，癌症被选择为疾病。你的生命周期可能最终包括危及生命的疾病时期，例如，癌症生长（上：蓝色边框的箭头）。从你的健康细胞中建立一个多能干细胞库。随后，在几个月内就会产生大量相同的健康生物体（黄色三角形）。目前有各种治疗癌症的选择，因此，相关的试验组被创建，包括安慰剂治疗、其他治疗组和健康恢复对照组（在黑边箭头中）。在这个假设的例子中，在几周内，CAR-T细胞疗法与检查点抑制剂相结合，会被证明是你最快最有效的治愈方法。因此，这种疗法立即得到了成功的应用。根据生物体形态理论，一个人的干细胞库可以在健康时创建，也可以在疾病发生时从健康的器官中创建。预防性干细胞库(例如，从脐带血中提取)已经在使用中，并将成为未来的选择，因为这需要时间。接近人类的理论提供了精确的试验结果，这是动物试验在患者来源的异种移植模型或人类患者来源的类器官无法实现的。异种移植模型在系统发育上是遥远的，因此不能提供足够的肿瘤生长。此外，它们没有病人的免疫背景来对抗癌症。病人来源的类器官也没有嵌入到病人的免疫系统中，缺乏与有机体的系统性互动。对于第二种情况，数十年来，候选药物进入临床试验成为获批药物的平均成功率一直低于20%；这种将任何原型转化为上市产品的低效率，其他任何行业都承受不起。使用实验动物的候选药物的临床前安全性和疗效评估程序的预测性差是造成这种低效率的主要原因。其后果是平均13.5年的漫长临床试验，以及一种新药获得批准所需的累计成本高达25亿美元（106）。与此同时，在过去30年里，一场基于生物学的治疗策略出现了——利用人体自身的工具来对抗疾病。近年来，药物的生物复杂性不断扩大，从人工合成的小分子药物，到人类单克隆抗体蛋白，最后是针对患者的自体细胞疗法，极大地增加了患者治愈的机会。然而，这一趋势同样显著地降低了通过应用临床前的实验室动物试验来预测这类疗法的安全性和有效性的机会，原因是这类先进治疗药物的人类起源越来越多（172）有机体有可能通过改变药物开发的模式来打破这种成本螺旋上升。2016年，MPS相关报告已经预计，一旦基于MPS的类似于生物体的临床试验研究能够准确预测任何新药物或疗法的疗效、安全性、剂量和时间安排，在用于人类试验和替代动物试验以及1、2期临床试验之前，累积药物开发成本将降低5倍，药物开发时间将减少一半。2018年，毒理学研究领导人论坛（10）草拟了一份高级路线图，以确定“临床试验”预测精度（图6），在与临床试验相对应的芯片研究中运行精细的个性化的“人体”等效物（有机体）。为了实现这一点，套健康的和有病的代表患者疾病状态和健康内稳态的有机体样体将允许一个人进行基于临床前系列药物和先进的有机体样体测试。图5 |说明有机体理论如何应用于个性化医疗的假设例子。 图6 |在芯片上潜在的“临床试验”背景下的“人体”等效物（10）。 图7 |一个假设的例子，说明有机体理论如何可以用来模拟临床试验。 健康的内稳态将允许一个人在大型试验特定患者中模拟临床试验的环境中进行基于有机体的药物和先进疗法的临床前系列试验。与患者队列试验相比，以有机体为基础的试验具有许多关键的优势。图7详细说明了这些优势，并举例说明了利用基于有机体的试验模拟一种假想的新型钠-葡萄糖转运体2（SGLT2）抑制剂治疗2型糖尿病的临床试验。最突出的优势是，在药物开发历史上，基于芯片的有机体试验将首次包括患者身体和同一个体健康身体状态的统计相关的人体自体生物重复。由于缺乏对单个患者的任何生物重复，以及对他们在健康内稳态下的个体生物状态的了解，临床试验传统上需要大量的患者队列。因此，试验被分为1、2和3期，不幸的是，只能近似一个患者个体的病理生物学和他们的完全治愈恢复状态。这两个方面使得传统的临床试验过程成为一种漫长的、成本高得令人难以置信的、低效的药物和先进疗法的开发方式。在含有健康和患病生物体的芯片上进行“临床试验”，消除了这两个障碍。一方面，它们允许近亲繁殖的实验室动物试验的一致性由于基因而得到匹配，每个试验“参与者”在个体有机体水平上的身份，但其背景完全是人类。另一方面，各种不同个体的生物样体的使用反映了临床试验中患者队列的异质性，但具有每个个体患者的生物样体在统计上相关的生物重复的优势。有机体体方法的另一个明显优势是，在进行此类试验时，其独立性不受患者招募和医院使用的影响。鉴于大型PSC库的存在反映了基因倾向、性别和与试验相关的其他类别，基于有机体模型的试验可以在世界任何时间、任何地点进行。关于上面的假设例子，根据糖尿病易感性选择供体，比较遗传祖先和平等的性别分布可能是有趣的干细胞瓶选择策略。第三个优点是试验规模的灵活性。理论上可以产生的患病生物体（通常被称为芯片上的“病人”）的数量是无限的。这使得药代动力学方面的整合，在同一个基于有机体的试验中发现新的化学或生物实体的有效剂量和综合安全性和有效性评估成为可能。目前在实验室动物、健康志愿者和患者的单独临床前和临床试验中产生的数据，如毒性特征、未观察到的副作用水平、吸收和排泄率、代谢物形成、发现有效剂量、持续时间和新药物的时间安排，可以从一项基于生物体的试验中得到。例如，我们治疗2型糖尿病的假设案例研究可以很容易地扩展到更大的剂量范围，并将每天两次剂量的单一口服（这在生物样体中指的是根尖肠的任何给药）进行比较。这将包括对疗效进行剂量依赖的评估，同时观察尿路或生殖道感染的发生和严重程度，以及众所周知的SGLT2抑制剂的副作用。在各自的患者队列中，候选药物使用的治疗窗口的定义来源于这样一项一体化试验，该试验仍处于临床前候选药物开发阶段。关于这两种使用场景，我们设想有机体将对从个人数据库收集的医疗现实世界大数据做出重大贡献。这是因为它能够在每个患者第一次疾病发作（例如，肿瘤生长、病毒复制）的确定位置生成关于微环境破坏的独特可复制数据。有机体和硅芯片的结合将进一步提高对大量患者群体进行精确药物治疗的预测能力，并进一步降低成本。在人们的心目中，复杂的体外细胞培养工作通常与高昂的成本联系在一起。有人可能会猜测，在试验中产生和处理数千个生物体需要天文数字的预算，因为目前可用的MPS在一次性芯片和操作上都很昂贵。在这里，有机体的性质反映了一种自我可持续的人体和规模经济效应开始发挥作用。在现实世界中，一个处于休息状态的人体，每天的蛋白质、碳水化合物和脂肪供应约2000千卡就可以维持。在世界上一些较贫穷的地区，人均几美元就可以实现这一目标。因此，每天喂养10万只生物体的成本也可以达到相同的水平。维持这些生物体的可消耗芯片的价格也预计将下降到1美元的范围，这在计算机芯片和人类基因组测序成本方面已经有过先例。生物机体能够为每一位患者确定最合适的药物，并大幅节约成本和改变药物开发，这种能力的社会经济维度被认为是巨大的。这同样适用于伦理层面。基于MPS的类有机体有可能取代大多数实验室动物试验和在人类志愿者身上进行的第一和第二阶段临床试验。它们将减少三期临床试验患者的多种数量。所有这些都将对全球范围内的患者利益和动物福利产生根本性的积极影响。 患者类有机体体和芯片上病人特异性T细胞疗法——一个挑战这一理论的完美方案先进的细胞疗法，如自体嵌合抗原受体（CAR） T细胞疗法KymriahTM 和YescartaTM，最近已经证明了它们治愈以前的耐药肿瘤患者的潜力（176,177）。除了这两种在2017年被批准用于治疗血液肿瘤的CART细胞产品外，其他几种CAR-T细胞产品最近也被批准。许多新的细胞治疗方法正在酝酿中，使用CAR或转基因T细胞受体对抗各种各样的肿瘤、感染和自侵略性免疫细胞，或者使用调节性T细胞在显性的不良免疫反应中恢复免疫平衡（178）。到2020年底，全球注册了超过1000项使用免疫细胞产品的临床试验（179）。在这些医疗需求未得到满足的领域，这种前所未有的疗效以标准安全测试程序（180）为代价，增加了监管机构的接受度，该程序需要在治疗批准后的患者随访研究中进行回顾性研究。这符合这样一个事实，即由于患者与患者的系统发育距离、各自的基因型差异和免疫不匹配，患者对个性化细胞治疗的反应无法在临床前的实验室动物模型中模拟。同样，在传统的患者来源的类器官培养中，患者的反应也无法预测，因为它们没有融入到一个系统的有机体安排中。除其他外，模拟t细胞输注到目标部位的静脉输送及其与其他主要器官部位的相互作用，都缺失了模拟T细胞疗法及其疗效（患者衍生类器官的精确度）的关键因素。 如前所述，这里的有机体理论提供了一种克服任何其他障碍的替代解决方案。 什么是有机体不能也不应该做的根据有机体理论，有机体不能也不应该模仿人类个体社会起源的主要部分——同理心或意识（分别是灵魂或思想）。因此，它不能模拟病人的精神疾病。300g的人类心肌或髋部骨折的功能障碍及其愈合依赖于生物物理特性，由于规模和所涉及的物理不匹配，其中一些无法在生物类体上表征。伦理考量对人类社会至关重要，也是人性的基础。有机体理论，由于其性质，引入了一些必须考虑伦理的观点。将人类胚胎发育到几厘米大小是最关键的问题之一。在人工环境下（如体外培养），人类卵子的受精及其随后的胚胎发育在世界上许多地方都是被禁止的。生物体理论的作者想要强调的是，他们的伦理范式超越了这一点。人们不应该使用有机体形态理论的概念和原则来创造人类或杂交胚胎，并进一步发展和区分人类或杂交组织。应该使用其他方法来规避个体发生的这一部分。个人同意捐献组织来创造生物体可能是一个很好的工具，以防止在早期阶段的滥用。 结论这里提出的生物体样体理论声称，有能力在体外人工重现个体身体的个体发生，从捐赠者的干细胞开始，产生一定数量的相同的健康成熟的小型化身体等量物，因此被称为生物体样体。该理论进一步声称，这种供体特定的相同生物体样体反映了该个体健康成年期的某个阶段，可以用来模拟该供体在其生命周期的某一特定时间内相关的疾病和康复阶段。以个性化的患病生物体样方法对个体的疾病进行建模，将提供一个尚未满足的患者病理生物学的现实水平，因此，提供一个前所未有的工具，以精确选择正确的药物、治疗计划和剂量来治愈（患病）个体。大自然的遗传和微环境原则编码了人体器官最小功能单元的自组织和维护，并将它们整合到一个交流通讯和高效互动的血液系统中，灌注和神经器官是在芯片上创造生物体的蓝图。我们设想它们将成为下一个层次的人类生物学模拟，提供与人类相对应的最佳可能的近似。在体外实验中，类有机体organismoids将有机地遵循人类的多个类器官串联，近年来，这已被证明能够在小型化的规模上模拟单个组织和器官的不同功能。利用已从类器官学习到的东西，类器官将通过一个小型化的基于生理的血管和毛细血管网络在芯片上生成的全血的系统神经支配和供应，以每个器官的功能单元。通过内皮细胞层将每个类器官从共同的血液中局部分离，将使不同人体器官功能单元的精确拷贝在芯片上实现单独的器官特异性、遗传编码和微环境驱动的自我组装。反过来，这将使成熟的类器官在生理上产生交流，从而导致有机芯片上的内稳态。一旦建立，生物体将只需要每天用消化的食物等量进食，就可以模拟芯片上的长期、所谓的自我维持的身体功能。我们已经说明，类器官体外培养技术和过去10年生产的单器官芯片为体外类器官的培养提供了大量数据。此外，人类iPSC衍生的多器官串联芯片提供了芯片上加速人工器官个体发生的第一个成果。最后，越来越多的关于人类疾病建模和人体组织芯片治疗测试的科学文献指出，当MPS上完全功能性地建立多器官串联芯片以及人体芯片时，这种微生理平台就有能力精确模拟疾病的病理生物学和药物或治疗的作用模式。进一步发展器官芯片的主要挑战是神经支配和类器官毛细血管化的实现，这也需要细胞，特别是免疫细胞迁移到组织中。 类器官串联芯片培养系统--- HUMIMIC多器官串联培养，在没有病人的情况下测试病人类器官串联芯片培养系统包括控制单元和芯片，控制单元能够模拟人体内生理环境，包括温度、压力、真空度、微流道循环频率、时间等参数，芯片有不同的微流道设计，针对不同的器官可以单独设置提供相应的培养条件，提供精准的培养和分化环境。类器官串联芯片培养系统可提供不同类器官的串联共培养方案，避免单一类器官无法模拟人体复杂生理学条件下器官相互通讯交流的不足。通过类器官模拟人类器官组织的生理发育过程，应用于疾病模型、肿瘤发生、以及药物安全性、有效性、毒性、ADME等方面的评估，旨在减少和取代实验室动物测试，简化人体临床试验。 为获取更高相关与准确的测试结果，我们开发了人体器官模型的自动芯片测试：配备具有指示相关性的器官模型的芯片，以能够在接触生物体之前检测其安全性和有效性；最终为芯片配备患者自身相关病变器官的亚基，以评估整个个性化治疗的效果；人体生理反应往往涉及更多介质循环和不同组织间相互作用，多器官芯片才能全面反映出机体器官功能的复杂性、完整性以及功能变化，一个相互作用的系统才能更好的模拟整个系统中器官和组织的不同功能。可提供不同类器官的串联培养解决方案，避免单一类器官无法模拟人体复杂生理学条件下器官相互通讯交流的不足。把多种不同器官和组织培养在芯片上，然后通过微通道连接起来，集成一个相互作用的系统，从而模拟人体中的不同功能器官的交流通讯和互相作用。TissUse专有的商用MOC技术支持的器官培养物的数量范围从单个器官培养到支持复杂器官相互作用研究的器官数量，包括单器官、二器官、三器官和四器官培养的商业化的平台。成功的案例包括：肝脏、肠、皮肤、血管系统、神经组织、心脏组织、软骨、胰腺、肾脏、毛囊、肺组织、脂肪组织、肿瘤模型和骨髓以及各自的多器官串联组合方案。德国TissUse公司专注于类器官培养系统研究22年，推出的HUMIMIC类器官串联芯片培养系统，得到FDA的推荐，可提供不同类器官的串联培养解决方案，避免单一类器官培养无法模拟人体器官相互通讯关联的缺陷，同时也提供相关的技术方案和后续方法试剂支持，属于国际上少有的“Multi-Organ-Chip” 和“Human-on-a-chip”的方案提供者。相关方案已被广泛应用于药物开发、化妆品、食品与营养和消费产品等多个领域.

8月30日开播|类器官与器官芯片专场-第六届细胞分析大会国内首例太空器官芯片研究|国际上首例人工血管组织芯片研究8月19日，在载人航天工程空间应用与发展情况介绍会上，中国航天员系统副总设计师李莹辉表示，在中国空间站任务期间，科研团队完成了国内首例太空器官芯片研究（太空器官芯片在长期微重力条件下的培养实验），这也是国际上首例人工血管组织芯片研究。该太空血管组织芯片（Taikonaut-Blood-Vessels-on-a-Chip, Taikonaut）由东南大学苏州医疗器械研究院顾忠泽院长率领的研究团队、中国航天员科研训练中心、数字医学工程全国重点实验室及江苏艾玮得生物科技有限公司经过30多个月时间共同开发制作。作为国内首例太空器官芯片研究牵头单位之一，东南大学苏州医疗器械研究院的科学家们表示：太空器官芯片研究主要有两个目的，一是了解人体在太空微重力环境下血管组织结构的功能性变化，二是寻找治疗人类在衰老过程中心血管病变的治疗方法。12位嘉宾在线分享类器官和器官芯片干货知识|iCCA2023人体器官芯片，是生物医学工程的一个新的研究方向，可高仿真地模拟人体器官功能。比如，此次通过人体血管组织芯片的设计研究，可以了解失重环境对航天员以及未来的太空乘客的血管存在哪些影响，筛选药物以及采取有效的对抗防护措施，保障长期飞行中航天员的健康和乘客的健康具有重要的意义。该团队的工作，是类器官和器官芯片领域蓬勃发展的一个缩影，与此同时，国际和国内也有越来越多的相关研究机构和企业开发出越来越多的迷你人体芯片模型。相信这些迷你的人体替身，将更好的帮助人类解开疾病之谜，筛选出更好的新药和治疗方法，服务于人民健康事业。仪器信息网于2023年08月30日-09月01日举办第六届细胞分析网络会议（iConference on Cell Analysis，iCCA 2023）。大会首日8月30日，特设【类器官与器官芯片】专题会场，12位嘉宾在线分享类器官的构建及流式、细胞成像等表征分析技术的应用！类器官与器官芯片在细胞分析中的应用与发展陈早早 江苏艾玮得生物科技有限公司 副总经理、东南大学 副研究员【摘要】人体器官芯片并非电子产品，而是一种‘体外的活的人体器官’，简单的说，即科研人员利用人体自身的干细胞，在U盘大小的芯片上制作出微缩的人体器官，以模拟人体相应器官的功能，制造出要用显微镜才能观察到的体外迷你的‘心脏’、‘肝脏’、‘肾脏’等等。人体器官项目正逐渐从研发端走到应用端的“最后一公里”。不仅在药物发现、细胞分析、环境评估、精准医疗、航天医学方面都有器官芯片的应用。分会场设置日期上午下午08月30日类器官与器官芯片08月31日单细胞分析技术（上）：微流控/质谱单细胞分析技术（下）：测序/代谢组学09月01日细胞治疗产品的CMC质量控制分析细胞成像分析技术iCCA 2023 交流群8月30日|类器官与器官芯片主题日程

点击此处或上方图片，可观看Omi视频从没见过这么“多才多艺”的器官芯片平台。点击此处或图片进入产品详情页一个培养箱可放6个OMIOMI，可用于多种器官芯片模型（肝脏、肠道、皮肤等），其卡槽设计，兼容几乎所有类型的器官芯片，灌注和循环等培养操作均可以自动完成，个头只有手掌大，可同时将6个OMI串联（或并联）放入培养箱（40cm * 40cm），每个OMI带有4个4ml的储液池，自带电池续航达到了2小时，支持网页和平板远程无线控制，其数据可以存放至云端，让您告别数据丢失。（通用型微流控芯片卡槽）（培养箱里的Omi）OMI可以单独使用，也支持多个OMI串并联使用，例如使用两个OMI对一块器官芯片进行灌注，可以用于模拟液/液界面或血脑屏障再生。（两个Omi联合培养使用）OMI支持流程自动化，所有操作均可设定程序自动完成，可以完成诸如灌注、循环、采样等多种流体控制实验。（试剂循环控制的程序界面）OMI应用领域将多个OMI串并联使用，可以完成一些复杂器官的建模，同时也是药物发现（如ADME-Tox）的理想平台，联系我们，我们免费提供相关white paper和应用文档。应用方向：血管再生、癌症药物发现、液体/液体界面、血脑屏障BBB、肠道芯片、肺芯片、心脏芯片。OMI规格参数手掌大小的OMI，重量不到800g，40cm * 40cm的培养箱便可以放下6个OMI，可轻松从培养箱转移至显微镜下做细胞成像或细胞分析，其两个小时的续航支持完成大多数器官培养。更多参数需见datasheet，欢迎联系我们！

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 细胞是生物体和生命活动的基本单位,细胞分析对于细胞结构和功能的研究、生命活动规律和本质的探索、疾病的诊断与治疗、药物的筛选与设计等都具有十分重要的意义。作为细胞研究的“标配”，创新细胞分析技术在生命科学基础研究、生物制药、新型治疗方法中的应用与进展不可不知！ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 仪器信息网举办的“细胞分析技术与应用”专题网络研讨会在6月5日成功召开，本次会议报告干货十足，诚意满满，对广大细胞分析领域用户的研究工作具有一定指导意义。错过了直播的小伙伴不要遗憾，部分专家的精彩报告视频回放即刻奉上! /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 报告题目：《单细胞试剂盒分析》 /strong /span /p p span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 212px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/c6e217a3-3a1c-404e-ab9a-af4cc9876f3b.jpg" title=" 001.jpg" alt=" 001.jpg" width=" 200" height=" 212" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 江德臣，南京大学化学化工学院及生命分析化学国家重点实验室教授，博士生导师，单细胞分析课题组组长，教育部青年长江学者,江苏省化学化工学会质谱专业委员会秘书长。研究兴趣为高内涵单细胞分析方法和装置的建立，及其在细胞信号传导机制研究中的应用。以第一/通讯作者在PNAS、JACS、Anal Chem 等期刊发表学术论文50余篇。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 单细胞分析可以揭示细胞个体特征，以助于理解细胞自身的复杂性及彼此之间存在巨大差异，具有重要的生物学价值。在过去的六年中，江德臣教授所在实验室发展了基于微/纳试剂盒的单细胞分析策略，将宏观维度生物测量理论与方法引入单细胞分析中，建立了通用性强、通量高且可测量单细胞及单细胞器内生物分子活性的新型分析方法和装置。 span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105263.html" target=" _blank" （ span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 点击查看视频回放 /span ） /a /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 报告题目：《微流控芯片单细胞分泌分析》 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 239px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/c6f4bf34-0adc-48e7-aa50-6026304a3bef.jpg" title=" 陆瑶.jpg" alt=" 陆瑶.jpg" width=" 200" height=" 239" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " span style=" text-align: justify font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 陆瑶，博士, 副研究员，中国科学院大连化学物理研究所单细胞分析研究组组长。研究相关工作发表于PNAS，Science Signaling等国际期刊，主要科研成果在美国两家公司获得应用，作为主要发明人参与开发的单细胞蛋白分析技术获国际发明专利授权，目前已应用于CAR-T肿瘤免疫治疗药品开发及临床测试，被美国著名科普杂志科学家（The Scientist）评选为2017年度十大医疗技术发明首位。现主要从事基于微流控芯片的单细胞分析技术开发及其在人类健康/疾病相关问题中的应用等研究。 /span br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 细胞是生命存在的基础，探索生命健康与疾病常需要以细胞研究为基础。由于细胞与细胞之间存在差异，群体细胞的研究结果只能得到一群细胞的平均值，这往往会掩盖个体差异信息。为更全面的了解细胞以服务人类健康、疾病研究，单细胞分析就变得尤为必要。在过去的几年中，陆瑶老师团队开发了一系列的基于抗体条形码微流控芯片的高通量、高内涵单细胞细胞分泌分析工具，大大加深了人们对细胞分泌异质性的认识，并尝试将其服务临床实现个体化、精准医疗。 span style=" color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " (含未公开发表内容，暂不提供回放视频) /span /strong /span /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(192, 0, 0) " 报告题目：《拉曼单细胞流式分选技术及应用》 /span /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 240px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/e7fe07cf-f676-4425-985b-a6b1b99d2bc7.jpg" title=" 马波.jpg" alt=" 马波.jpg" width=" 200" height=" 240" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-indent: 2em text-align: justify " 马波，研究员，博士生导师，中科院青岛生物能源与过程研究所微流控系统团队负责人。自2003 年起致力于微流控芯片技术在分析化学和生命科学中的基础和应用研究。目前研究方向聚焦在：基于微流控技术的高通量单细胞分析技术和仪器研究，研制了首套拉曼单细胞流式细胞分选仪；用于临床、环境和食品安全的便携式微生物检测系统；工业酶、菌株和微藻的高通量筛选、选育和定向进化研究等。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " “单细胞拉曼图谱” 是特定细胞的“化学指纹”，蕴含着该特定细胞在特定生理状态下的丰富的生化信息，通过体现细胞化学组成及其变化，能够静态和动态地表征和监测该细胞的遗传背景、生理状态及所处微环境。与现有荧光细胞分选技术FACS相比，拉曼激活单细胞分选RACS 具有无损非标记的特点。因此，马波教授团队先后研发了单细胞拉曼光镊液滴分选、高通量流式拉曼单细胞分析与分选及单细胞测序等系列关键技术，并于新近推出了单细胞拉曼分选耦合测序的RACS-SEQ系统，同时提供适用于拉曼抗生素耐药性快检、单细胞测序的芯片和试剂盒。该仪器及试剂盒将为耐药性快速检测、合成生物学细胞工厂表型筛选、工业菌株和高通量酶定向进化和筛选等提供创新的系统解决方案。 strong span style=" font-size: 14px color: rgb(0, 112, 192) " (含未公开发表内容，暂不提供回放视频) /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(192, 0, 0) " 报告题目：《肿瘤靶向的拉曼SERS探针和拉曼微球的构建和应用》 /span /strong /p p strong span style=" color: rgb(192, 0, 0) " /span /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 242px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/7c59cb63-76ee-4bdd-ba86-db17ae600e1e.jpg" title=" 汤新景.jpg" alt=" 汤新景.jpg" width=" 200" height=" 242" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 汤新景，博士，北京大学药学院教授，长江学者奖励计划青年学者，国家优秀青年科学基金获得者，教育部跨世纪(新世纪)人才。近年来，在反义核酸药物及非编码RNA等功能核酸的定点修饰及其功能的精确光调控、新型荧光核酸探针和新型肿瘤靶向的光学纳米探针等方面开展了一系列的研究工作。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 拉曼纳米探针基于其高的光谱分辨率和深的组织穿透性而被广泛应用于生物体系。目前大多数的拉曼纳米探针是利用增敏金属表面负载的染料分子，且拉曼信号位于1400-1700 cm-1 范围内。鉴于此，汤新景教授设计并构建了一系列基于生物体系拉曼信号静默区（1900-2500 cm-1）的拉曼报告基团的金纳米拉曼探针以及无需金属增敏的拉曼纳米微球。通过进一步的拉曼纳米探针表面的靶向修饰和功能化，实现对肿瘤细胞、组织以及活体小鼠的特异性拉曼光谱检测或拉曼成像。 a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105271.html" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong （点击查看视频回放） /strong strong /strong /span /a /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 报告题目：《肝细胞移植治疗肝衰竭的问题和策略》 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 239px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/bd1cd376-e0ab-4ac6-8ad6-43c62228704c.jpg" title=" 何志颖.jpg" alt=" 何志颖.jpg" width=" 200" height=" 239" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-align: justify text-indent: 2em " 何志颖，研究员，博士生导师。同济大学附属东方医院再生医学研究所执行所长、课题组长，同济大学东方临床医学院生物技术教研室主任。入选上海市浦江人才计划等。现任中华医学会医学细胞生物学分会委员、中国整形美容协会干细胞研究与应用分会副秘书长等。科研上以干细胞与肝脏再生为研究方向，开展肝细胞移植基础和应用研究，致力肝脏疾病的细胞治疗。在Nature，Cell Stem Cell，Gastroenterology等期刊发表SCI论文37篇。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 肝衰竭是多数肝脏疾病重症化的共同结局，肝细胞移植治疗肝衰竭成为新的希望。如何获得非供体来源的肝细胞、提高移植肝细胞在宿主肝脏中的植入和增殖效率及开展活体示踪评价细胞移植的安全性等，成为肝细胞移植应用于临床迫切需要解决的主要问题。何志颖老师在报告中分享了应用多能干细胞肝向诱导分化、肝向谱系重编程等方案，获得充足的非供体来源的肝系细胞；通过局部磁场干预促进移植肝细胞在受体肝脏的植入效率；通过基因修饰或在受体肝脏释放生长因子促进移植肝细胞的增殖能力，寻找特异标志物分选具有肝脏再殖能力的肝系细胞，实现了移植肝细胞在受体肝脏的有效再殖；最后，应用活体生物体内发光成像系统，何志颖教授对肝细胞移植后在体内的分布进行了动态观察，开展了肝细胞移植后在肝脏中归巢与再殖规律的研究。 a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105264.html" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong （点击查看视频回放） /strong strong /strong /span /a /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 报告题目《质谱对大脑代谢通路的解析——从单细胞分析到组织成像》 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 239px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/bf5f8e7b-bab1-45d3-9b30-42440313e939.jpg" title=" 黄光明.jpg" alt=" 黄光明.jpg" width=" 200" height=" 239" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 黄光明，中国科学技术大学化学系教授，博士生导师。2001及2004年先后在北京师范大学获分析化学学士和硕士学位，2007年在清华大学获得博士学位。2012－今在中国科学技术大学化学系任教。于2013年入选中组部第四批“青年千人计划。美国质谱协会会员，中国质谱分析专业委员会委员。长期从事质谱分析及其化学、生命科学等领域的应用研究。目前主要承担国家自然科学基金青年及面上项目，中组部千人计划以及科技部重大研发计划子课题等课题。在Cell，PNAS，Angew. Chem. Int. Ed.，Anal. Chem.，Chem. Sci., Chem. Comm. 等国际期刊上发表论文50余篇，引用1200余次。于2018年获得中国质谱学会首届“质谱青年奖”。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 针对单细胞分析中的一系列技术难题，黄光明教授通过兼容膜片钳技术实现了活体细胞原位取样，并结合毫秒级超快电泳分离技术，搭建了单细胞质谱分析平台。利用该平台实现了对脑切片组织样品上的单个神经元细胞研究，在脑内发现了一条新的谷氨酸合成通路，阐释了其促进学习记忆功能的分子机制，为在单细胞内开展代谢通道研究提供了新的研究平台。 a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105270.html" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong （点击查看视频回放） /strong /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 虽然会议已经结束，但是精彩仍在继续，仪器信息网已经将部分报告老师的现场讲座视频上传到仪器信息网网络讲堂，想要重复学习或者错过参与会议直播的网友，可以点击报告视频精彩回放进行学习与分享。 /span span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(0, 0, 0) " 更多专家报告请点击查看： /span a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20190612/486910.shtml" target=" _blank" style=" text-decoration: underline border: 1px solid rgb(0, 0, 0) " span style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) " i strong span style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) color: rgb(192, 0, 0) font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 【视频回看】单细胞原位、定量分析、无损分选，还有？“最夯”重器都在这儿！ /span /strong /i i strong span style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) color: rgb(192, 0, 0) font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /strong /i /span /a /p p style=" text-align: center " span style=" text-decoration: underline " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span br/ /p p style=" text-align: center " strong 关注 span style=" color: rgb(192, 0, 0) " 【3i生仪社】 /span 解锁生命科学新鲜资讯！ /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/bb3dca69-d424-4faa-b6d3-f9b9d6eee2d8.jpg" title=" 小icon.jpg" alt=" 小icon.jpg" / /p

把人体器官“微缩”进几厘米的透明的芯片中，看着薄膜、导管在其中纵横捭阖……在“芯片”上造“器官”，这一此前在科幻片中才有的情节如今已在生物学领域变成现实。　　近日从东南大学传来消息，国内医药企业恒瑞医药研发的一款新药“HRS-1893片”获批开展临床试验。该新药拟用于治疗肥厚型心肌病以及心肌肥厚导致的心力衰竭。这是国内首款使用心脏器官芯片数据获批临床试验的新药。　　什么是“器官芯片”？这款新药的研发又与东南大学有何联系？　　千亿级的“蓝海”　　“简单说，人体器官芯片就是通过干细胞、生物材料、纳米加工等前沿技术的交叉集成，在人体外构建一套器官的微生理系统，用以模拟人体不同组织器官的主要结构功能特征和复杂的器官间联系，从而预测人体对药物或外界不同刺激产生的反应。”接受《中国科学报》采访时，东南大学生物科学与医学工程学院院长顾忠泽介绍说。　　作为一项变革性生物医学技术，器官芯片的概念自2010年被提出后，便受到世界各国的广泛关注。美国哈佛大学、强生等诸多研究机构和企业竞相参与研发。　　彼时，顾忠泽却正处于职业生涯的一个“瓶颈期”。　　“当时，我正在和医疗机构合作，从事生物人工肝的研发。”顾忠泽说，一个偶然机会，他读到一篇关于器官芯片的文章。　　顾忠泽眼前一亮。　　“从原理上看，生物人工肝和器官芯片的技术有很多相通性。”他解释说，前者要做一个很大的装置，而肝脏芯片只需要做一个小小的“生物人工肝”。器官芯片可用于评价相关药物是否有效以及是否对人体产生毒性，应用场景和产业价值巨大。　　“以前生物人工肝只做短期的生命支持，而器官芯片不仅可以针对不同器官进行模型构建并用于药物研发，还可以针对环境中的有毒、有害物质进行评价。这是一个很大的产业。”　　事实证明了顾忠泽的预测。　　近年来，器官芯片的应用领域变得越来越广，甚至涉及整个生命领域。生命领域中几乎所有研究都避不开动物实验环节，这一环节会花费大量的人力和财力。如果使用器官芯片，便可以大大减少相关成本。　　顾忠泽说，在医药研发领域，目前备受关注的人工智能+医药，更多是用于加快药物候选化合物的生成。但后续的实验流程依旧没有改变，仍需动物实验和临床试验，而后两者才是消耗时间和金钱最多的环节。　　“如果可以应用器官芯片替代后两个环节，那么成本将大幅降低、效率将大幅提升。”顾忠泽意识到，器官芯片背后有广阔的应用前景，于是开始全力攻关相关技术难题。　　2017年初，苏州市高新区、东南大学和江苏省产业技术研究院三方共建的东南大学苏州医疗器械研究院正式成立。在成立之初，该研究院便瞄准了器官芯片这个千亿级的“蓝海”市场，并引入顾忠泽带领的器官芯片项目团队。　　经过4年的前沿技术验证和产业化开发后，器官芯片项目顺利完成各项预期研发目标，在高精度跨尺度三维打印、功能性细胞外支架材料、人工智能算法等关键核心技术环节实现了自主可控，研发进展与美国、欧洲相关团队齐头并进，且部分领域居于国际领先水平。　　新模式打造新企业　　2021年，东南大学苏州医疗器械研究院跨出关键一步。在东南大学、江苏省产业技术研究院及苏州高新区的支持下，器官芯片项目采用“团队+技术”整体转移的模式开展成果转化，成立了江苏艾玮得生物科技有限公司（以下简称艾玮得生物）。　　顾忠泽告诉《中国科学报》，研发进入一定阶段后，学校已很难提供合适的产业化环境，成立公司是顺理成章的事。　　在他看来，人才培养、科学研究和社会服务是高校的三大职能。校内科研人员完成了原始创新并确立了核心技术，但核心技术如何转化成稳定、持续供给的优质产品，这一问题在高校内很难解决。　　正如艾玮得生物总经理沙利烽所说：“产业化最根本的是要解决实际问题。器官芯片不仅要有好的技术，还需要和医院、药企等深入合作。闭门造车很难做出真正让市场接受或满意的产品”。　　值得一提的是，艾玮得生物是江苏省产业技术研究院和苏州高新区采用“拨投结合”模式成立的一家典型企业。　　江苏省产业技术研究院院长刘庆在接受媒体采访时介绍，所谓“拨投结合”，就是依托财政资金支持，先以科技项目立项拨发资金，帮助团队承担早期研发风险，在项目进展到可以进行市场融资时，再将前期的项目资金按市场价格调整为投资。　　顾忠泽认为，该模式可以在高校科研成果转化的前期提供巨大支持，“推进引领性科技成果跨越‘死亡之谷’”。　　正是在各方政策的支持下，尽管成立仅两年，艾玮得生物已经拥有了器官芯片设计/加工、细胞外支架材料制备、类器官自动化培养、多模态成像及人工智能数据分析等一系列关键核心技术，并成为目前国内唯一一家能够提供全套解决方案的类器官与器官芯片公司。而此次新药“HRS-1893片”获批，正是其研发能力的具体体现。　　专业的人做专业的事　　从预见应用前景到投入研发，再到成功产业化，顾忠泽的成果转化之路似乎走得十分顺利。然而，当《中国科学报》记者请他介绍经验时，顾忠泽却说，他不太鼓励高校教师直接做产业化这件事。　　“术有专攻，业有所长。”他说，绝大部分高校教师并不擅长和市场打交道，遑论进行商业运作。在这方面，更好的方式是让专业化的商业团队来做成果的产业化。　　也正因此，作为艾玮得生物首席科学家，顾忠泽并不负责企业的运营。　　“2014年，东南大学和江苏省产业技术研究院联合成立了生物材料与医疗器械研究所。这个研究所的主要任务就是将大学的科技成果进行转化应用。”他说。　　2017年，研究所落户苏州高新区。从那时起，这支队伍先后孵化了70多家企业，艾玮得生物也是由这支专业队伍孵化成功的。　　该公司是长三角国家技术创新中心体系中，首个由体系内研究所从头培育并达到国内领先的创新科技公司。　　“江苏省产业技术研究院针对科技成果产业化所建立的模式非常好。”顾忠泽告诉记者，正是因为有这类专门进行科研成果转化的团队和机构，高校科研成果才能更好地进行孵化。“这比高校教师‘单打独斗’强得多。”　　“人体器官芯片崛起的动力是生命科学领域快速发展产生的强烈需求，从前期的积累到形成越来越多的应用，这是一个不断发展的过程。相信在不久的将来，越来越多的研究人员会借助器官芯片技术，在药物研发、精准医疗、环境评估、航天航空甚至美容等领域迎来新突破。”顾忠泽说。

药物研发领域存在三大普遍痛点：投入大、周期长、成功率低。究其根本，源于现有细胞以及动物筛选系统无法给予正确的药物有效性和毒性评价。 人体器官芯片通过体外重建组织和器官水平的结构和功能，具有人源性、成本低、培养周期短、精确控制参数等特性，在解决药效与安全性评价难题上，展露出高效、降本的创新价值。 11月23日-24日，在北京举办的2023 BIONNOVA创新论坛现场，艾玮得生物携器官芯片药效与安全性评价解决方案、器官芯片与生命科学设备亮相，器官芯片通过多细胞共培养和组织微环境高仿真模拟，构建人体生理模型、疾病模型，加速药物研发进程。 3D动态培养，更接近人体微环境与传统 2D 静态细胞培养、传统3D类器官培养方式相比，艾玮得器官芯片药效与安全性评价解决方案能够能够精确控制生物化学和细胞环境，模拟不同细胞在体内的环境和反应。在药物筛选过程中，响应对人体的复杂系统的反应程度，从而有效评估出药效与毒性影响。艾玮得生物目前已成功研发多项人源器官芯片模型，包括心脏、肝脏、肺、皮肤、肠、类器官以及肿瘤细胞治疗等模型。 避免种属差异，提高数据准确性与传统动物实验相比，器官芯片药物筛选与安全性评价实验具有高仿真人体外三维模型构建能力，无动物种属差异，解决动物和人类研究之间频繁出现的数据不一致难题。 实现降本增效，提高药物研发成功率艾玮得器官芯片药效与安全性评价解决方案基于高通量、参数控制、培养周期短等优点，可解决药物研发过程中缺乏有效临床模型的难点。据欧洲器官芯片协会的一份内部报告显示，在肝毒性研究中，OOC的实验成本是动物实验的10%，且周期缩短了90%。 国家政策支持，助力器官芯片行业发展2021年和2023年，国家药品监督管理局药品审评中心（CDE）分别发布《基因治疗产品非临床研究与评价技术指导原则（试行）》《基因修饰细胞治疗产品非临床研究技术指导原则（试行）》《人源干细胞产品非临床研究技术指导原则（征求意见稿）》，指导原则明确将类器官、微流体等新技术纳入人源干细胞产品非临床研究评价模型，并提出：“当缺少相关动物种属/模型时，基于细胞和组织的模型（如二维或三维组织模型、类器官和微流体模型等）可能为非临床有效性和安全性的评估提供有用的补充信息。” 随着器官芯片创新技术的发展渐入佳境，艾玮得生物将充分运用自主研发的器官芯片技术优势与生命科学设备优势，助力生物医药行业的快速发展。

全日程更新|8月30日开播！31位嘉宾云聚第六届细胞分析网络会议iCCA2023（点击查看）仪器信息网将于2023年08月30日-09月01日举办第六届细胞分析网络会议（iConference on Cell Analysis，iCCA 2023）。大会首日8月30日，特设【类器官与器官芯片】专题会场，12位嘉宾在线分享类器官的构建及流式、细胞成像等表征分析技术的应用！在线免费向听众开放报名，欢迎报名参会！报名链接: https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icca2023 （点击报名）分会场设置日期上午下午08月30日类器官与器官芯片08月31日单细胞分析技术（上）：微流控/质谱单细胞分析技术（下）：测序/代谢组学09月01日细胞治疗产品的CMC质量控制分析细胞成像分析技术iCCA 2023 交流群 8月30日|类器官与器官芯片主题日程 精彩报告 速览《细胞(类器官)力学芯片研究进展》熊春阳 北京大学工学院 教授【摘要】越来越多的研究表明，物理力学微环境是机体生长发育、结构重建以及功能维持的重要因素，也与疾病的发生发展密切相关。微流控技术既可以在体外精确构建细胞(类器官)的物理力学微环境，也可以实现对细胞(类器官)表型的高通量、精确检测，为类器官和器官芯片研究与应用提供了强有力的工具。本次报告将介绍近期我们在细胞(类器官)力学芯片方面的一些研究进展。安捷伦细胞分析技术在类器官领域的应用林鹤鸣 安捷伦科技（中国）有限公司 产品应用专家【摘要】类器官作为更接近体内真是水平的研究模型，近年来受到越来越多研究者的青睐。类器官的拍照成像，是质控类器官，了解类器官生长情况的最直接手段。 安捷伦提供了长时间，高通量自动化的成像分析方法，同时配合微孔板检测，流式细胞术以及细胞能量代谢等手段，让科研工作者更为深入全面的分析类器官模型背后的科学问题。干细胞与类器官王凯 北京大学 研究员【摘要】干细胞衍生的类器官能够复现人体组织的三维结构和特征，能够用于研究人胚胎发育的过程，构建疾病模型和作为替代性的细胞治疗疗法。Hamilton自动化解决方案在细胞高通量筛选的应用潘晓 哈美顿（上海）实验器材有限公司 应用工程师【摘要】目前有多种细胞培养类型和基于细胞的系统用于基于细胞的试验；从传统的二维(2D)单层细胞到基于支架的3D培养（例如类器官），以及最近的器官芯片Organs-On-A-Chip (OOAC)。在基于细胞的高通量筛选试验中，在培养细胞的同时需要评估大量化合物/条件。这些试验的效率及标准化通常是通过自动化得以实现。自动液体处理系统可以通过控制关键因素确保整个过程的标准化，例如吸液和分液的速度、吸头在孔内的位置、移液步骤中板的倾斜、试剂在板上的温度和工作区域的无菌性。此外，自动化液体处理工作站可以通过96和384移液头显著提高通量，并整合第三方设备进行细胞成像。 在本次网络会议中，主要讨论如何使用Hamilton自动化液体处理工作站满足基于细胞的高通量筛选要求。Application of organoid technology in prostate stem cell and cancer research蔡志伟（Chua Chee Wai） 上海交通大学医学院附属仁济医院 研究员【摘要】In the recent years, we have witnessed the emergence of androgen receptor (AR)-independent prostate cancer (AIPC) with the clinical use of second-generation androgen deprivation therapy. Upon the progression to AIPC, the remaining treatment options are mainly palliative but not curable. Therefore, understanding the cellular origins and dynamics involved in AIPC evolution is crucial for identifying timely treatment strategies for these patients. In this presentation, I will first share with you the invention of prostate organoid technology, which facilitates novel discoveries in prostate stem cell and cancer research. Subsequently, I will talk about how we integrate organoid technology and single-cell transcriptomic analysisto identify novel AR-independent prostate luminal progenitor and cancer subsets. Our findings have highlighted the capability of organoid technology in preserving progenitor potential and tumor heterogeneity. Consequently, continual investigations using organoid technology should yield novel insights into the emergence of AIPCs and identify novel therapeutic targets for AIPC patients.复杂皮肤类器官构建及其应用冷泠 中国医学科学院北京协和医院 正高级/教授【摘要】冷泠研究团队基于空间基质组学技术及其研究成果，创建了一种具有表皮及毛囊附属器、真皮及神经系统的完整细胞极性的皮肤类器官。利用该类器官进行病毒的体外感染，首次为新冠肺炎和脱发后遗症之间的关联提供了证据；进行罕见病治疗研究，实现了该疾病表皮附属器和血管的新生，推动类器官在罕见病治疗和药物筛选中的应用。实时活细胞成像分析在3D器官细胞模型中的应用陆叶舟 赛多利斯（上海）贸易有限公司 生物分析产品应用科学家【摘要】 1. 实时活细胞成像与分析技术介绍 2. 实时活细胞分析促进3D细胞模型培养及应用 应用案例解析：神经肌肉类器官、食管类器官、胰腺导管癌类器官、肾脏类器官、胶质母细胞瘤球体、直肠癌类器官等基于微流控的细胞无标记分选和打印研究陈华英 哈尔滨工业大学（深圳） 副教授【摘要】 微流控芯片在单细胞操控、培养和分析领域具有独特优势，已被广泛用于单细胞分析。本文主要介绍课题组在利用微流控芯片进行单细胞打印、克隆扩增、弹性模量测量和形貌分选方面的最新研究进展。课题组开发的一款集成两个气动微阀门的芯片，可以通过气压控制阀门的闭合程度，进而在单细胞尺度实现细胞大小的动态筛选。前后两个阀门分别控制细胞的尺寸上限和下限，符合尺寸要求的细胞可以在压力泵的驱动下被快速打印到384孔板内，实现每孔一个细胞。打印后的单细胞活性为97.2%。与对照组相比，打印过程未对细胞活性造成影响。此外，课题组还开发了一款集成颗粒分离和压力传感器以进行单细胞弹性模量精密测量的微流控芯片。该芯片可将细胞悬浮液中的杂志分离到侧通道，并使单个细胞在微流道中受挤压变形，同时由压力传感器记录导致细胞变形的压力。通过研究细胞变形量和对应的压力，并结合幂律流变模型，可以计算出细胞的弹性模量和粘度数据。利用该芯片获得了K562和人脐静脉细胞的弹性模量分别是64.2 ± 33.3 Pa 和383.4 ± 226.7 Pa。基于上述技术课题组开发了利用图像实时处理进行细胞大小、形貌和弹性分选的微流控系统，实现了混合细胞群体的无标记高通量分选打印。上述工作为微流控芯片在高通量单细胞分析领域的创新应用提供了实验基础。流式细胞术在类器官研究中的应用于化龙 贝克曼库尔特 高级应用专家【摘要】1流式用于类器官构建 2流式用于类器官质控 3流式用于类器官免疫监测 4流式用于类器官药物筛选TOPMOS类器官高通量药物筛选系统杨根 北京大学 副教授【摘要】本团队开发的肿瘤类器官精准药物芯片筛选（Tumor Organoid Precision Medicine On-chip Screening Platform, TOPMOS）平台可在短时间内高通量培养出大小可控、均一性高的肿瘤类器官，实现高仿生化模拟体内微环境和高精度模拟体内药代动力学，能与现有常规检测设备匹配，实现多药物多浓度的快速药敏测试。类器官多维度多模态显微成像应用游换阳 徕卡显微系统（上海）贸易有限公司 应用专员【摘要】针对类器官成像复杂性，Leica提供全流程需要的设备，从类器官获取，日常培养观察，高清宽场和共聚焦成像再到最后的人工智能大数据分析，徕卡提供全流程成像分析解决方案，助力类器官科研。类器官与器官芯片在细胞分析中的应用与发展陈早早 江苏艾玮得生物科技有限公司/东南大学 副总经理/副研究员【摘要】人体器官芯片并非电子产品，而是一种‘体外的活的人体器官’，简单的说，即科研人员利用人体自身的干细胞，在U盘大小的芯片上制作出微缩的人体器官，以模拟人体相应器官的功能，制造出要用显微镜才能观察到的体外迷你的‘心脏’、‘肝脏’、‘肾脏’等等。人体器官项目正逐渐从研发端走到应用端的“最后一公里”。不仅在药物发现、细胞分析、环境评估、精准医疗、航天医学方面都有器官芯片的应用。温馨提示:1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。

作者：林炳承中国科学院大连化学物理研究所摘要本文为作者在第八次全国微流控芯片高端论坛（2020.11.26-28）上报告的书面文字版，整理过程中增添了论坛上部分嘉宾的报告内容。文章以作者所领导的实验室 20 余年来在微流控芯片领域的研究积累为基础，结合近年来这一颠覆性生物技术的蓬勃发展，围绕着微流控芯片三个方面的核心应用，阐述我们所面临的战略性机遇和应对策略。2018 年 10 月 19 日，刘鹤副总理在答记者问时明确提出，“以生物技术和信息技术相结合为特征的新一轮科技革命和产业变革正在兴起，将会创造巨大需求”，微流控芯片是新一代“颠覆性”生物技术的突出代表 [1]。以微流控芯片为代表的新一代生物技术将会和信息技术结合，引发下一波科技革命，左右国家产业变革的战略布局 [2-3]。一 . 微流控芯片的三个核心应用 [4-7]应用反映需求，大量的研究和开发工作围绕着需求展开。微流控芯片有三个核心应用。其中之一是微流控检测分析芯片，这种芯片是新一代即时诊断（point of care testing，POCT）的主流技术，也是体外诊断（IVD）最重要的表现形式；二是微流控反应筛选芯片，微流控芯片还可被看成是迄今为止最重要的一种微反应器，它以液滴为主要特征，在高通量药物筛选，材料合成和单细胞测序等领域有巨大的潜力，其中的数字液滴显示了和电子芯片深度对接的战略前景；三是微流控细胞 / 器官芯片，这类芯片是对哺乳动物细胞及其微环境进行操控最为重要技术平台，可望大规模替代小白鼠等模型动物，用于验证候选药物，开展药物毒理和药理作用研究，实现个体化治疗。下面，将对这三个方面的应用逐一予以阐述。二 . 即时诊断1. 即时诊断现状即时诊断（POCT）是体外诊断的重要组成部分。微流控芯片是即时诊断的主要实现平台，微流控芯片通过即时诊断的方式实现体外诊断。在中国，微流控与体外诊断的绑定从政策层面得到了确认，现阶段国内有近 90% 的微流控芯片公司都从事体外诊断产品的开发。即时诊断的第一轮工作大多集中于以核酸分析为代表的分子诊断，以蛋白质分析为代表的免疫诊断和以代谢物分析为代表的生化诊断。当然，还有一些其他方面的工作，如血液诊断，微生物诊断等。在2020 年 11 月 400 名代表参加的第八届微流控芯片高端论坛上，有多达 40 余个企业参展【图1】，而 2018 年被 Yole 报告列出的中国微流控芯片公司的数目仅为 25 家。Yole 分析师最新数据统计显示，2019 年全球微流控试剂产品市场规模达到 99.8 亿美元，相应的微流控设备市场为 34.8 亿美元，2019 至 2024 年期间的微流控产品市场复合年增长率高达 11.7%，微流控设备市场复合年增长率为 10.8%，预计到2024 年，两类产品的市场将分别达到 173.8 亿美元和 58.1 亿美元 [8]。在我国，2018 年体外诊断市场约 600 多亿人民币， 而 POCT（非血糖）市场约为 100 亿。▲【图一】部分国产 POCT 产品2. 第二波 POCT 技术值得关注的是第二波 POCT 技术。一般认为，第二波POCT 技术的应用对象主要为单细胞分析，液体活捡，肿瘤早期诊断和抗药性试验等，而医生办公室用 DNA 测序，家用基因诊断以及以安全有效使用药品和生物制品为特征的随行诊断等也可能是第二波 POCT 技术的关注对象。从平台角度看，主要会包括 POCT 整机和 5G 等信息技术的联用，以及POCT 设备内部和电子技术的结合。单细胞分析已成为下一波即时诊断技术的重要对象。近年的很多证据表明，细胞群体，即使是很小的群体，都有很大的异质性，这和长期以来认为的细胞群体同一性观点背离，实际上，现行基于细胞同质性的基因表达测定所得的只是一种统计平均，它没有考虑单个细胞之间很小但是很重要的差异，带有误导性。单个细胞之间在大小，蛋白水平，表达RNA 的转录等方面有显著差别，而这些差别往往是肿瘤研究，干细胞生物学，免疫学，发育生物学和神经学中很多长期困惑人们的问题的关键所在。当细胞被用作药物时，则更为突出。陆瑶等从活的单细胞中捡测到 42 种不同的蛋白质，创当时文献的最高捡测记录 [9]。所开发的单细胞蛋白分析技术获美国发明专利授权，并由美国 Isoplexis 公司进行后续开发，产品在 2017 年年底获选美国科学家杂志（The Scientist） 当年度十大医疗技术发明第一名 [10]。这套系统能够同时捕获成千上万个单细胞的完整生物分子和功能信息, 能够更好地分析癌症患者对免疫疗法的治疗反应，提早预测包括细胞免疫疗法在内的抗癌免疫疗效。杨朝勇等则以核酸适体的高效筛选为基础，实现了单细胞的精准捕获与测序 [11]。从平台角度看， 关一民等提出的智能微流控反映了生物技术和信息技术结合的一种趋势。他们利用整晶圆集成 CMOS 前端与微流体 MEMS 后端，制备低成本智能微流体 CMOS- MEMS 芯片，实现对微量液体的自主，精准操作及控制。他们已经研制出一种用于黄曲霉素快速检测的 POCT 系统，并开始扩大到 3D 生物打印，医疗检测及精准用药等方面 [12]。微流控数字液滴可以被看成是 POCT 设备内部和电子技术的结合范例。基于电润湿原理，在二维平面上运动的微流控数字液滴技术因其操控灵活，形状可变，大小均一，又有优良的传热传质性能，已经被应用于需大量使用微反应技术的现代生物化学分析领域。值得一提的是，数字液滴可能因为其所具备的和电子芯片深度对接的能力而在第二波 POCT 中备受重视。在电场作用下，液滴在电介质表面的表面张力减小，因此接触角变小，液滴从未润湿变为润湿，这种表面张力的改变引发液滴受力不平衡，从而驱动液滴运动。可被视作为粒子的液滴一经带电，成熟的电子技术就可以源源不断的进入微流控领域，比如有源矩阵技术。有源矩阵技术是一种在电子行业常用的开关技术，通过与微流控数字液滴技术的结合，薄膜晶体管对行列交汇处的控制电极施加驱动电压，实现液滴移动的自动控制，有源矩阵技术能并行控制超大规模液滴阵列，比如，对于M 行N 列的阵列，利用有源矩阵技术可使所需电极数由原来的 M*N 剧减为 M+N，克服过多的电极引脚造成的空间缺失，全自动完成复杂和庞大样品前处理任务。南方科技大学程鑫和中科院大连化物所陆瑶，刘显明等合作，承担题为“微流控数字液滴中央处理仪器的研制与应用”的国家自然科学基金重大仪器项目，旨在通过微流控数字液滴中央处理仪器和大规模有源矩阵数字微流控液滴芯片的研制，实现微流控技术和电子技术的深度对接 [13]。蒋兴宇等把液态金属和用弹性高分子微流控芯片整合成柔性电子电路后，发现这些柔性电子电路可以在生物医学传感，组织工程，人用器官以及生物计算领域发挥非常大的作用。他们用液态金属和弹性高分子微流控结合 , 制备全柔性血氧传感器，全柔性汗液检测装置，电子血管和功能强大的血管支架 [14]。柔性材料还可制备可穿戴设备。Nature 曾报道一种集成模式，可以对人体体温及汗液中四种生化指标（葡萄糖， 乳酸，钾离子，纳离子）进行连续的定量检测的装置，还可通过多元检测得到不同检数据之间的相互矫正，从而提高检测结果准确性。在此基础上 , 刘宏等发展了相应的可穿戴生化传感技术。他们提出一种新的生物传感思路，研究出基于电解水辅助的电催化反应，发展了相应的无酶葡萄糖传感方法， 解决了无酶传感中的 pH 问题，实现了无酶的葡萄糖检测， 再将该传感器与智能手环，运动头巾等结合，用于监测汗液中葡萄糖的含量，寻求汗液葡萄糖和血糖的关係 [15]。三 .材料的可控合成和筛选这里所指的合成和筛选材料是微尺度的, 微尺度材料合成技术也被称之为微化工技术，它的基础是被视为最小微反应器的液滴。微化工技术因其混合速度快，传递性能好，以及反应条件均一可控，已成为化工学科的前沿方向之一，也是工程前沿和材料化学精准制备的新技术。微化工产业用的芯片兼具高精度的微观特征尺度和较大的宏观器件尺寸，并具有无法通过传统平面光刻实现的三维构型。程亚等利用超快激光微加工技术制造微化工芯片，开拓了这种芯片在微化工产业中的应用 [16]。对液滴技术的研究则更为广泛。方群等发展了一种基于序控液滴阵列技术的微流控液滴操控新方法（SODA），能自动完成对超微量液滴的生成，融合，分裂，定位，迁移和分选等，SODA 技术具有微量自动，操控灵活，通用性强，应用面广等特点，适合于超微量样品和试剂消耗下多种类，大规模的分析和筛选 [17]。林金明等致力于和质谱的联用 [18]。姜洪源等则提出利用低压交流电场实现双乳内核融合，释放等精准操控的新方法 [19]。以微流控芯片为平台，以分散的液滴单元作为微反应器， 通过制备相对简单的微球，比如氧化物，可以打通芯片合成材料的技术路线。微流控技术能够精确控制微量流体的运动速度并进而控制物质传递和反应条件，因此在制备纳米颗粒及微米颗粒时，不仅可以灵活调节颗粒大小、组成、结构（单分散性、壳层厚度，以及其它内部结构）、形貌、分布以及其他物理化学性质，还可以通过微颗粒结构和构成微颗粒的各组分的灵活结合以赋予其更加多样化的功能，从而为新型微颗粒型功能材料的设计和研制提供新的思路和途径。骆广生等把液滴用于微尺度材料合成，专门研究“微尺度流动与材料的可控制造”，并对高端材料化学品予以特别关注 [20]。某种意义上说，药物也是材料。液滴微流控芯片也被广泛用于药物的筛选，比如工业酶。用紫外光照射可产生全基因变性的酵母细胞库，将其和荧光酶底物一起包进液滴，被包进液滴的酵母细胞产生酶，消化底物，因此增加液滴的荧光，在孵化后，将液滴按它们荧光强度的不同分开，这类方法试剂消耗量小（μl 级），筛选速度快（1000 倍），费用还低（100 万分之一）[21]。四 . 器官芯片药物研究的一个重要环节是临床前动物实验，临床前动物实验的弊端包括：化费极大，耗时极长，存在动物权、动物伦理等问题，最根本的是， 动物到底不是人，因此结果往往不准。一个典型案例是2016 年，法国科学家研发的一种已经完成动物试验的神经退行性药物，开始进行一期临床试验，六名健康志愿者中有一名脑死亡，四名病危，法国朝野震惊 [22]。药企的一个重要观点是，他们也并不看好动物试验，但是，他们没有更好的办法。器官芯片的发展提供了一种可能的替代途径。1. 器官芯片已经有很多课题组开展单一或多种器官芯片的研究。林洪丽等构建不同的肾脏芯片用于研究各种不同肾脏病的发生发展机制。比如，高血压肾的损害是促进慢性肾脏病进展至终末期肾脏病的原因之一，他们将肾小球内皮细胞，肾小球基底膜与足细胞共同培养于流体小室中，构建了具有滤过功能的“肾小球”芯片，在这样的模型上，发现高流量灌注会损伤滤过屏障功能，並引起肾小球内皮细胞与足细胞的损伤 [23]。王琪等构建了肺癌脑转移多器官仿生模型 , 该模型由上游仿生肺及下游以血脑屏障为核心结构的仿生脑组成 , 再现上游肿瘤细胞侵袭进入循环到达下游靶器官 , 突破血脑屏障，进一步形成脑转移的病理全过程 , 实现了对复杂病理过程的可视化检测 [24]【图 2】。张秀莉，罗勇等构建了肝 , 肾和心脏芯片并成功地把它们作为药物毒效学评价平台 [25]。赵远锦等利用微流控技术制备了一系列结构功能特异的生物材料，解决器官芯片构建所遇到的瓶颈问题 [26]。张炜佳等则构建了主动脉器官芯片，并实现了一些生物力学模拟 [27]。▲【图二】肺肿瘤脑转移芯片示意 [24]器官芯片是一种多通道，包含有可连续灌流腔室的三维细胞培养装置。器官芯片由两大部分组成，一是本体，由相应的细胞按实体器官中的比例和空间位置搭建；二是微环境，包括芯片器官周边的其他细胞、细胞分泌物和物理力 [28]。比如, 肝脏主要包括肝实质细胞，星状细胞，枯否细胞和内皮细胞， 分别占比约 58.9%，17.6%，14.7% 和 6%，而内皮细胞和肝星状细胞是空间上紧邻的两种细胞，HepG2 细胞部分空间占比大，与其他三种细胞形成的颜色条带形式不尽相同，其他三种细胞为线型或面型条带，HepG2 细胞则为三维条带。除了本体，还有微环境。陆瑶等用一种有 10 路平行通道的微流控芯片，连续测量 5000 多个单细胞在 4 个时间点的蛋白分泌物， 研究了人单个巨噬细胞对 Toll 样受体配体脂多糖(LPS) 的反应过程，揭示了不同蛋白在单个细胞中的四种不同的激活方式，并在相同的时间点对同一样本作单细胞 RNA 测序， 进一步证明了转录水平上存在两种主要的激活状态，分别用于翻译和炎症程序。结果表明，在一个表型均一的细胞群体中， 细胞内存在异质性反应 [29]。还有更多的报道指出, 肠道微环境中很小的剪切力就能极化上皮细胞，形成折叠的绒毛，在肾近端肾小管芯片上，把单一的上皮细胞层暴露在流体剪切力的尖端，能改变上皮细胞的极性，导致离子的移位，形成初级纤毛，纤毛突的平均长度为 10±3.5μm [30]。2. 器官芯片研究的下一波走势普遍认为器官芯片的下一波走势是：从器官芯片本体的构建到本体 + 微环境的仿生；从单一生理模型的构建到千变万化的类器官病理模型仿生；从单一细胞种植方法的发展到3D 打印细胞种植方法的全面介入，以及从单一器官的完善到多器官芯片系统甚至人体芯片的构建。整体而言，则是从以研究为主到研究开发生产并举。▲【图三】高通量单细胞外囊泡的多指标分析 [31]以单细胞胞外囊泡分泌物多路表征为例说明微环境的仿生。陆瑶 , 刘婷姣等把微芯片平台的两个功能部分用于单细胞胞外囊泡分泌物多路表征，一是有 6343 个鉴定单元的微孔阵列用于细胞培养，二是有一组平行微流通道阵列的玻璃抗体条形码用于单细胞囊泡的缚获和检测。这一高通量平台具有通过分泌的囊泡显示单细胞异质性的能力，【图 3】为单细胞外囊泡的多指标分析工作流程示意（上）并显示可视化聚类分析口腔鳞癌细胞系及肿瘤患者样本的功能亚群（下）[31]。在器官芯片中有一种值得注意的类器官技术，类器官是指在体外对干细胞进行诱导分化形成的在结构和功能上都类似于目标器官或组织的三维细胞复合体，具有稳定的遗传学特征，能在体外长期培养。把器官芯片技术与类器官技术结合， 形成类器官芯片技术。这样 , 通过使用患者的诱导多能干细胞（iPSCs）可在芯片上建立各种各样的类器官病理模型，并在体外模拟和重现。类器官芯片可以实现对药物药效和毒性进行更有效、更真实的检测，也可用于个体化治疗。由于类器官可以由人类 iPSCs 直接培养生成，相比于动物模型，会在很大程度上避免因动物和人类细胞间的差异而导致的检测结果不一致性 [32]。3D 生物打印是对传统器官芯片细胞接种方式的一种革命。关一民团队研发了一种由 3D 生物打印机打印的肝芯片 , 他们先把细胞定量图案化接种，再用24 个细胞培养杯在培养板上形成 4 通道密封的流道结构，让细胞在培养杯定量成球培养，将培养板固定在生物打印机平台进行细胞打印，这样实现了用单细胞打印定量接种均一粒径的细胞团，进而打印器官的技术路线 [33]。还有一个比较著名的案例是 , 美国 Rice 大学团队提出一个 3D 打印的肺状系统，充满气蘘，可以扩张和收缩，具备肺通过向血液泵入氧气而发挥的生物功能。“人体芯片”是一个基于干细胞技术，由器官芯片、仪器和软件组成人体仿真系统，为人体内部的生理和病理过程提供高仿真窗口的技术平台。“人体芯片”的研发过程是：在研制出一系列不同的单一器官及其微环境的基础上，引入液体处理机器人和移动显微镜，开发定制软件，把多重器官的芯片组合，使多个器官芯片共置于一个标准的组织培养孵化器里进行自动化培养，灌注，介质添加，流体连接，样品收集和原位显微镜成像，并通过芯片对多器官人体灌注示踪剂（比如菊粉）的分布作定量预测，最终构建系统化，可灵活拆卸组装的“人体芯片”。“人体芯片”可为人类开展个体化治疗、药物筛选等提供仿真度极高，可靠性更好的技术平台，因此大幅度改善人类生存质量。这样的“人体芯片”应当是生物技术领域的“国之重器”。微流控芯片正处于一个重要的发展阶段，这一阶段的发展具有战略性。已经置身于其中的学术界, 产业界人士宜抓住机遇, 承担起我们的社会责任，强化“学科交叉”，强化“全国范围内微流控芯片从业人员的协同创新”，贯徹 “以任务带学科” 的方针，全面推动微流控芯片技术发展。

近日，中国（上海）国际技术进出口交易会（简称上交会）在上海世博展览馆举办。上交会以“数链时代，绿动未来”为主题，汇聚了来自全球10个国家和地区及全国19个省区市的创新成果，全国各领域高新技术企业、专精特新企业、独角兽企业携国际创新性技术与产品集体亮相。 上交会现场正式公布“十大项目”奖，艾玮得生物“人体器官芯片及其应用价值”项目凭借其突破性创新在生物医药项目评选中脱颖而出，获评优秀生物医药项目奖。 上海市商务委党组书记、主任朱民，东浩兰生（集团）有限公司党委副书记、总裁李栋，市商务委党组成员、副主任周岚等领导和嘉宾出席仪式，并为获奖项目和单位颁奖。 除入选“十大项目奖”外，在长三角发布会专场，艾玮得生物副总经理徐源博士进行了“人体器官芯片及其应用价值”的主题分享，从企业发展、技术创新、应用价值等方面，多角度全方位地介绍了艾玮得生物为人体器官芯片项目的创新突破所做出的努力。 “人体器官芯片”被达沃斯论坛评为世界十大新兴技术，通过构建具有生物功能性的迷你人体器官，用以模拟人体器官的部分功能，可广泛应用于精准医疗的疾病模型、药物研发、环境评估等领域。 微观建模，绘制生命脉络 目前市场上用于疾病预测以及药物筛选的技术主要有2D细胞模型、PDX小鼠模型以及基因测序等。与2D细胞模型相比，人体器官芯片技术能够更好的模拟细胞的体内生长环境，提供更好的仿生性；与PDX小鼠模型相比，人体器官芯片技术临床差异小、测试药物通量高、成本低、建模速度更快、预测准确性更高；与基因测序相比，人体器官芯片技术能够实现精准用药，临床获益高。 艾玮得生物通过产学研转化与自主研发，已成功开发肺、心脏、血管、皮肤、肿瘤等十余种组织和器官的器官芯片及配套的培养和检测试剂盒、自动化培养和器官芯片智能分析系统、生物材料等产品。目前，艾玮得生物已构建器官芯片全产业链生态体系，创新突破传统动物模型与2D细胞模型的限制，解决种属差异难题、实现体外模型3D动态培养， 并成功实现器官芯片的批量化生产。 基于艾玮得生物在微流控技术、生物发育技术、干细胞技术、人工智能、组织工程等领域的交叉融合创新，器官芯片技术与产品能够为肿瘤精准诊疗、疾病建模、药物筛选、药物评价、化妆品评价、再生医学研究、航天医学研究等领域用户提供精准高效的产品与解决方案。 药物敏感性分析艾玮得药敏检测以器官芯片为核心，类器官+微环境实现人体高仿真模拟，构建出临床治疗有效性评估理想的预测模型，为医生与患者的治疗提高效率和有效性。 新药功效/安全性评价艾玮得器官芯片已成功构建药物功效与安全性评价解决方案、心脏药效/毒理模型构建与检测方案、肝脏毒理模型构建与检测方案、皮肤模型构建与检测方案，覆盖新药早期发现、先导物优化、临床前评估、临床研究、老药新用、联合用药等药物研发场景。 美妆功效/安全性评价艾玮得生物专注于人体器官芯片及配套生命科学设备的创新研发，在美妆产品研发领域，以皮肤器官芯片技术为核心，已成熟构建3D黑色素表皮模型、3D表皮模型、3D全层皮肤模型等皮肤相关模型，解决美妆产品的皮肤美白功效检测、抗衰老功效检测、保湿功效检测、刺激性检测、光毒性检测等功效与安全性评价。 基础科学研究艾玮得基础科学研究解决方案包括黑色素表皮模型、心脏模型、其他器官芯片模型与芯片定制服务。

p 　　在高通量检测这个领域里，基因芯片和二代测序这对相爱相杀的cp，原本均是了解基因组结构和功能的绝佳高手，如今为了一争高下，又是闹的不开交。这不，基因芯片仗着自己老大哥的身份，手持一个二维的DNA探针阵列所形成的三维地图，以数以万计的探针做方向标，能按图索骥的找到基因组的特定位置，且结合完整成熟的指控分析手段能快狠准地筛选出所需基因，颇有几分笑傲江湖的气势。 /p p 　　然而，RNA测序技术作为后起之秀，不仅能轻而易举地解读由转录组组成的生命杂志，就连探索新的突变位点以及新基因之事也都不在话下。这锋芒毕露的架势，显然来势汹汹，眼瞅着就要把这些年略显沉寂的芯片老大哥给打压下去，成为高通量领域里独霸一方的势力了。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/8c73f0be-2d3e-4e84-9f49-5786741c3761.jpg" title=" 1_副本.jpg" / /p p 　　至此，进入看戏模式的吃瓜群众—科研者们，虽然表面看的热闹，其实内心深处也颇为纠结，万一哪天真要战队，我该支持谁呢?芯片与测序各有所长，均可大放异彩，到底谁才是笑到最后的那一个呢? /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/e15996d6-6b43-449b-80c9-97549b40c1b5.jpg" title=" 2_副本.jpg" / /p p 　　 strong 芯片vs测序，各领风骚 /strong /p p 　　BMC Genomics 的一篇文章，似乎能为一众心有存疑的科研者们指点迷津。它以9对肺鳞状细胞癌配对样本为材料，分别用Affymetrix HumanTranscriptome Arrays 2.0 (HTA)(最新一代全转录本表达谱芯片)和IlluminaHiSeq 2000检测平台，以测序200 M reads为基础，深入比较了芯片和测序在转录本定量检测和可变剪切方面的情况。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/7b5346c1-9428-4175-9c20-e124593c032d.jpg" title=" 3_副本.jpg" / 　　 /p p 　　首先，就检测基因覆盖范围而言，芯片和测序均可检测到Ensembl数据库中92%的mRNA和90%的lncRNA，可以说是不相上下，打成平局。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/13816e2d-3080-49c0-8bbf-3b5cdc5be00d.jpg" title=" 4.jpg" / /p p 　　而在正常和肿瘤组织生物学重复比较分析，发现在低表达基因上，RNA-seq检测的样本可变性更大，而芯片则没有表达高低的偏好性，说明HTA芯片的稳定性比RNA-Seq更好。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/3c6e066a-e72f-476c-944f-a1ecce34aba6.jpg" title=" 5_副本.jpg" / /p p 　　至于灵敏度，依据检测信号分布强度(log2 intensity values)，HTA的变化范围在3到13之间，而RNA-seq则在-1到14之间，其动态范围更大，可减少一些漏网之鱼，然而对于一些短片度基因，却是芯片的检测效果更好一些。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/16ef249c-4705-4357-b550-d9df76cce92e.jpg" title=" 6_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/3852ba85-0af6-49fc-a736-c1263830d82e.jpg" title=" 7_副本.jpg" / /p p 　　而非配对差异分析结果中，在mRNA差异检出数量中，HTA对比RNA-seq分别是6173和4777(3683为共有) 在lncRNA差异检出数量中，HTA对比RNA-seq分别是1219和892(376为共有)。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/c059d73f-1a2f-4e0d-8ea0-ce0b5b9685ac.jpg" title=" 8_副本.jpg" / /p p 　　显然，对同样疾病样本在TCGA上的数据分析比较，差异基因中，无论是mRNA，还是lncRNA，芯片与TCGA吻合的基因数量更多。 /p p 　　另外，欲寻找疾病诊断标记物的小伙伴可要记住了，无论是mRNA或者lncRNA，HTA平台有更多的基因可作为biomarker。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/0027ac75-413f-4086-9d72-06770b0795c9.jpg" title=" 9_副本.jpg" / /p p 　　可变剪切分析是识别基因不同转录本特异性表达的有效手段。其中，RNA-seq可鉴定到23,934个差异exons，HTA鉴定到26,999个差异exons(3698个共有)。Junctions差异鉴定，RNA-seq为7063个，HTA为40,384个(1551个共有)。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/65decf29-9cf4-447c-ae58-e0d4e52be113.jpg" title=" 10_副本.jpg" / /p p 　　综合两者分析显示，只有207个mRNAs的可变剪切结果在两个平台能同时出现。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/52dec63a-ad47-4699-9486-235bf5607912.jpg" title=" 11_副本.jpg" / /p p 　　总体来说，这两种技术各有千秋，各具特色，在应用方面也可以说是平分秋色，各领风骚。简单说来，两者都在为筛选目的基因添砖加瓦，既如此，何不都拿来为我所用呢。更何况，有时强强联手，反而会碰撞出美丽的火花，说不定还会产生翻倍的效果。 /p p 　　 strong 芯片联手测序之案例分析 /strong /p p 　　于是，有些雷厉风行的研究者就立刻行动起来。这不，Nature Communications的一篇研究肝纤维化(肝内细胞外间质成分ECM积累造成)文章就充分向大家展示了，芯片在与测序联手后，是如何玩转对下游靶基因的筛选，进而完美实现了两手都要抓，两手都要硬的大纲领。 /p p 　　 strong 1.基因芯片打头阵，筛出肝纤维化相关lncRNA /strong /p p 　　在构建肝纤维化的小鼠模型后，通过基因芯片筛选共得到了266个lncRNA和1007个mRNA上调，447个lncRNA和519个mRNA下调。基于共表达分析和RT-PCR验证，研究人员筛选到了NONMMUT013861等10个与CCl4诱导肝纤维化相关的lncRNA。而经验证，只有lncRNA—lnc-LFAR1是在肝脏中特异性表达的。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/6a54e37f-9cdd-45ac-8821-6273722e6a09.jpg" title=" 12_副本.jpg" / /p p 　　 strong 2.RNA-seq送助力，筛选下游靶基因 /strong /p p 　　在肝纤维化过程中，肝星形细胞(HSCs)的激活至关重要。因而，研究者探索了lnc-LFAR1在HSCs中的下游调控基因，即用shRNAs敲降了lnc-LFAR1后，二代测序筛选下游差异变化基因。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/5b9b6140-c524-4d0e-b61c-d7f4594a767d.jpg" title=" 13_副本.jpg" / /p p 　　通过对差异的2023个mRNA的GO与KEGG通路富集，发现主要富集到ECM过程基因和ECM-受体作用通路。显然，在HSCs中，lnc-LFAR1调控了ECM基因。 /p p 　　 strong 3.基因芯片再出马，体内变化基因跑不了 /strong /p p 　　研究者已然证明了敲降lnc-LFAR1后影响TGFβ诱导的HCs凋亡，为了验证体内基因的相关变化，先在小鼠中shLFAR1干扰其表达，CCl4诱导肝纤维化，基因芯片筛选下游变化mRNA。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/f99c5522-83bc-44eb-9423-0a950e38535c.jpg" title=" 14_副本.jpg" / /p p 　　结果显示，小鼠体内lnc-LFAR1的低表达，使得肝细胞在CCL4诱导下，其下游变化的基因显著减少，只有292个上调，112个下调。GO和KEGG 通路分析也显示，lnc-LFAR1沉默影响的下游基因主要是胶原纤维组织和 TGFβ 受体信号通路，并进一步确定了 lnc-LFAR1的敲降使得CCl4和BDL诱导的肝纤维化会被显著减弱。 /p p 　　至此，芯片与测序的轮番出击，体内外实验的联合轰炸，使得lnc-LFAR1在肝纤维过程发挥作用成为了一件板上钉钉的事儿了。至于下游所发生的具体作用机制，文章中也通过了大量实验对其进行了阐释，并获得以下信号通路图。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/1c11d572-d443-4851-8dab-5b3f25f9f4c1.jpg" title=" 15_副本.jpg" / /p p 　　其中，lnc-LFAR1与磷酸化Smad2/3之间存在正反馈，并会调控胞内notch、炎症和凋亡相关等信号通路，进而调节肝纤维化过程。此时，文章才算讲述了一个完整的故事。显然，故事中测序与芯片无疑为筛选该故事的主角和下游基因的筛选起到了举足轻重的作用。 /p p 　　所以，各位小伙伴们，争议这两个技术孰优孰劣，真的没有意义。毕竟，“黑猫，白猫，能抓老鼠的就是好猫”，既然两只猫都能抓到老鼠，又何必在意它的颜色呢。 /p p 　　至于实际实验操作中，是在两者之间有所取舍，又或是两者结合使用，小编的建议是，选择对的就好。只有两个都用过了，你才会知道谁更适合自己。 /p

随着人类基因组（测序）计划（Human genome project）的逐步实施以及分子生物学相关学科的迅猛发展，越来越多的动植物、微生物基因组序列得以测定，基因序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。然而,怎样去研究如此众多基因在生命过程中所担负的功能就成了全世界生命科学工作者共同的课题。为此，建立新型杂交和测序方法对大量遗传信息进行高效、快速的检测和分析就显得格外重要了。生物芯片技术的兴起大大加速了基因序列的破译，揭开了生物体中巨大遗传语言之谜，揭示了生命本质，生物芯片技术是20世纪末21世纪初生物技术领域迅速升起的一颗的明珠，它的光芒渗透到生命科学的各个领域。那么，该项技术是如何发展的，目前的状况、发展趋势以及与之密切相关的生命科学仪器的发展又是怎样的状况呢？带着这些问题，近日，本网（以下简称：instrument）专程走访了药物分析学学科带头人，军事医学科学院放射医学研究所马立人教授（以下简称：马）。　　Instrument：马教授，您好！我们知道您从事了多年的生物芯片方面的工作，编写了国内第一本系统介绍生物芯片技术的书—《生物芯片》，那您先给生物芯片下个定义，好吗？　　马：生物芯片的概念来自于计算机芯片，发展至今不过10年左右。最初的芯片技术主要目标是DNA序列的测定，基因表达谱鉴定和基因突变体的检测和分析，所以它又被称为DNA芯片或基因芯片。但目前这一技术已经扩展到免疫反应、受体结合等非核酸领域，以至在阐明疑难杂症机理中都起到了重要作用，所以按现状改称为生物芯片更符合发展趋势。　　芯片分析的实质是在面积不大的基片表面上有序地点阵排列了一系列固定于一定位置的可寻址的识别分子。结合或反应在相同条件下进行。反应结果用同位素法、化学荧光法、化学发光法或酶标法显示，然后用精密的扫描仪或CCD摄像技术记录，通过计算机软件分析，综合成可读的IC总信息。芯片分析实际上也是传感器分析的组合，芯片点阵中的每一个单元微点都是传感器的探头，所以传感器技术的精髓往往都被应用于芯片的发展。阵列检测可以大大提高检测效率，减少工作量，增加可比性。所以芯片技术也是传感器技术的发展。　　Instrument：生物芯片技术的发展过程是怎样的呢？主要应用在哪些领域？　　马：基因表达分析恐怕是生物芯片应用最多的一个方面，细菌、霉菌、植物、哺乳动物等都进行过科学研究。我们知道原计划于2005年才能完成的人类基因计划，由于DNA测序技术和测序效率的迅速提高，于2001年12月就宣布完成框架图和初步分析结果。在阐明人类基因组核酸全序列的前后几年中，有近百种动物、植物及微生物的基因全序列也已经定出。但这些基因序列中，其生物学意义多数是不清楚的。不少公司根据阐明的序列制作基因芯片供应市场，希望通过表达分析来了解其生物意义，但很快就认识到基因仅仅是遗传信息的载体，而生命活动的执行是基因的表达产物-蛋白质，因此蛋白质组计划及蛋白芯片就提高到重要的位置；随着生物芯片技术在病理组织和组织化学方面的应用，又出现了组织芯片，不同的组织做成不同的芯片，比如大脑、前列腺、肝脏等，用于蛋白表达研究、抗体筛选、组织型特异研究及小鼠模式实验研究等；另外，还有一些新原理的生物芯片，如微流路芯片、细胞芯片、多肽芯片、质谱芯片、电芯片等随着生物芯片技术的发展也快速发展起来。　　杂交测序是发展DNA芯片技术的初衷，但由于众多的核苷酸的组成各不相同，各有自己的最佳杂交条件，这就使得每一对双链杂合子都是最佳，这样一种条件很难找到，其结果是出现一定数目的假阴性和假阳性杂交结果，引起误导，加之芯片技术自动化程度和成熟程度等方面还有不足，因而生物芯片技术在核酸测序技术中，未能被选为法定方法，真正建功立业的主要技术却是多通道毛细管电泳。但生物芯片技术也有自己的优点，高通量、平行对比分析，可以获取其他方法无法取得的资料，因此它仍是一项先进的高通量分析手段。　　近年来，已经证明基因芯片的最佳应用领域是单核苷酸变异多态性的研究、差异表达分析的研究及改变模式，尽量向临床诊断和临床研究靠拢及开拓其他领域的应用。从经济效益来讲，最大的应用领域是制药厂用来开发新药，目的是在基因水平上寻找药物靶标以及查找药物的毒性和副作用，进行独立学研究；在农业和林业上，生物芯片技术也有广阔的应用天地，应用芯片于基因测序将大大加快DNA多肽性的鉴定，从而促进动植物育种和植物新品种的产生；在医学上，芯片研究也广泛被应用于遗传病、肿瘤、炎症等方面的研究。可以说生物芯片的应用目前已经遍及生物、医学研究的各个领域。　　Instrument：那您所从事的生物芯片技术和您前面讲的一样吗？　　马：我选择的方向和前面说的这些不太一样。前面讲的这些基因芯片是用在基因序列测定，基因组的研究，用的是高密度芯片，要几千个点，几万个点，价格都很昂贵，目前国外已经有很多基因芯片厂商，做的都是高密度芯片，我们不想往这个方向努力，想做一些实际有用的东西应用在临床诊断上。比如引起腹泻、呼吸道传染病的细菌或病毒，用高密度芯片来检测，成本非常昂贵，不是普通人可以接受的，而且也是一种浪费。因此我们想是否可以做一种低密度芯片（100个点以下），既能很好地检测细菌或病毒，指导诊断和治疗又经济实惠呢？实验表明：是完全可以的，而且这种低密度芯片我们已经做好了，并申请了国家专利。　　Instrument：请您详细介绍一下低密度生物芯片？都可以用于哪些病的诊断呢？　　马：我们做的这个低密度生物芯片分两部分：一是仪器部分，由几个部分组成，首先是手工点样器，点起样来很方便；还有就是杂交仪，杂交仪是为样品里的病菌通过PCR扩增以后与芯片杂交用的；再有一个就是芯片的道，再加上仪器设备工作软件，就组成了工作平台。这个平台是个通用的，在各种疾病的诊断过程中不需要更换。第二部分就是芯片，也是这个整台仪器设备的核心设施。不同的细菌或病毒用不同的芯片，比如：鉴别SARS病毒的芯片和其他呼吸道传染病的芯片不一样，鉴别禽流感的芯片和SARS的又不一样。在实际应用中，通过检测知道病症是哪一种细菌或病毒引起感染，用药就很有针对性了，青酶素敏感的细菌，就用青霉素，时间长了，有抗药性了，再换一种药，这样治疗容易成功，抗生素就会有目的的使用。　　低密度芯片主要是想应用在临床诊断上，如消化道、呼吸道、烧伤、血液、肝炎等方面；也可以用在动物上面，来预防动物之间的传染病，比如鸡、猪和宠物等，效果也是非常好的。　　Instrument：用于临床诊断的生物芯片技术和传统的诊断相比有什么优势和特色呢？目前的推广程度及国内外的状况是怎样的呢？　　马：总体来说，我们做的这个产品有以下几个优点：　　1、 用起来比较方便，不同的传染病病毒或细菌用不同的芯片，没有交叉。　　2、 灵敏度高。样品经过PCR扩增，再杂交，大大减少了干扰，这个仪器可以做到50个细菌或病毒的检测。现在通过输血传染的病很多，比如肝炎，丙肝就很不好查，有一个潜伏期，刚得了肝炎，没有发病，处于窗口期，还没有产生抗体，按照卫生部的标准，就符合采血标准，实际上有病毒存在，用常规的方法查不出来，但用我们这个芯片办法，就可以查出来。　　3、 检测的速度快，整个这个过程从取样到检测完毕只需要半天的时间。扩增需要1个多小时，杂交也要1个多小时，早晨采样中午就可以出结果。而通常的病理检测要培养细菌或病毒这个过程，时间就长了，起码要3-4天才能出结果。芯片技术完全可以代替传统的检测。有的病发病很快，最好当天检查中午出结果，这样就可以及时采取治疗措施。　　4、 价格便宜。以前都是在玻璃上做芯片，玻璃的缺陷是目前国产的玻璃片不过关，进口的一张玻璃片很贵，加上做成芯片，成本很高，且灵敏度低。我们做了一个小发明，在膜上做芯片，灵敏度好且价格便宜。　　5、 提取任何组织核苷酸的试剂是个通用试剂，这是通过大量的实验找到的，这个试剂既可以溶解组织又可以裂解细菌或病毒，算是我们这项技术的一个特色吧，样品处理和检测的试剂我们都有自己的一套成型的东西。　　目前这个产品还没有大范围地推广，主要是因为芯片技术还没有大规模推广。在临床诊断方面，基本处于规划和起步阶段。有的血库希望建立一个能快速检测爱滋病、丙肝、乙肝、梅毒4种病毒的芯片，有些医院也想和我们一起做消化道、呼吸道等方面的芯片。我们做的比较好的是在动物传染病的防治上，主要用在养鸡、养猪厂。因为这种地方一旦有传染病，传播速度非常快，损失很大，所以养殖厂希望每天监控，一旦发现，赶快打疫苗，以便最大限度的减少损失。这个现在我们已经通过了成果鉴定，也在小范围内进行了应用，但要真正大规模还需要农业部的批文。还有一块就是用在宠物身上，也是计划要做。现在养宠物的很多，狗的病有十几种，很难治好，要是能及时发现并赶快打疫苗就可以治好，打疫苗家要查清楚应该打什么疫苗，这就要用到生物芯片技术了。　　低密度芯片技术的推广还有很多工作要做，还有很长一段路要走，我们的技术并不比国外的差，我查过国内外相关资料，没有发现国外有做这一块的，我们是最先做低密度芯片的，要真正推广还需要用户、仪器厂商、科研人员大家一起努力。　　Instrument：马教授，都说21世纪是生命科学世纪，国内外各大仪器公司分分成立生命科学仪器部，生物芯片技术是生命科学的重要分支，您又是行业内公认的从事生命科学分析的专家，那您那对于生命科学仪器您是如何理解的？如果让您给生命科学仪器做一个分类，您觉得应该怎么分呢？ 　　马：这个问题就比较大了，我只谈一下我自己的看法。生命科学仪器有意义能出结果的有几个方面，一是用于生物工程产品，包括发酵-纯化-测定整个过程中所需要的分析仪器产品；二是用于蛋白质组学、基因组学，主要是用在基因测序上，但这些只是学术上的储备，并不是一个创造财富的工具。还有就是用在临床诊断上的。要是对生命科学仪器分类，我觉得可以从用途上对其分类，可以分为如下三类：　　1、临床生化类：主要用于医院，包括洗板机/酶标仪、血气分析仪、微生物自动分析仪、生化分析仪、病毒免疫荧光分析仪、尿液分析仪、电解质分析仪、血球计数器、生理/药理/神经仪器、高压灭菌锅、均质器等；　　2、生物工程用设备：主要用于生物制品的研制和生产，包括摇床/振荡器、发酵罐、冷冻干燥机、冰箱、PCR、凝胶电泳仪、生化培养箱、超滤/过滤统、反应器、收集器、低温恒温循环泵等；　　3、分子生物学和生物化学类：主要用于科研、教学单位，包括蛋白/肽测序仪、多肽合成仪、DNA测序仪、细胞分析、凝胶成像系统、生物芯片分析系统、基因导入仪、DNA合成仪、紫外观察灯、分子杂交仪、光标记装置、化学发光分析仪、紫外检测仪、菌落计数器等。　　Instrument：马教授，请您总体评价一下我国目前生命科学仪器及通用分析仪器行业的现状？　　马：生命科学仪器和通用仪器是不能完全分开的，生命仪器的发展在一定程度上也带动了通用分析仪器的发展。总体来讲，我国的分析仪器行业还比较落后。通用仪器，我就简单说一下色谱和光谱。色谱做的多一些，气相色谱相比较而言好一些，北分、上分等分析仪器公司都在做，液相色谱国内也在做，大连依利特、东西电子、上海伍丰等，可以这样说中档的色谱产品目前国内基本都可以做，但高档的还有一些差距；光谱的话，紫外、拉曼还可以，傅立叶变换红外光谱做的还不是太好，做光谱的厂家有北京瑞利、普析通用等，但和软件结合这块还需要进一步做工作。生命科学仪器我们国家做的很少，有一些做发酵罐的，但没有什么品牌，大型仪器我们目前基本做不了，国外在这些方面比我们做的要好的多，投入也大。 　　在整个采访过程中，马立人教授一直强调“要做实际有用的东西，不做华而不实的，不想当然，做科学研究也要根据中国国情、根据具体情况来做”，笔者被马教授这种做学问的精神深深打动。试问，在这个浮躁的社会里，有多少人做科学研究不过是为了发表论文而做科学研究，笔者虽然只是个小人物，但也和马立人教授一样，希望分析行业内所有从事科研的人员能真正做一些对社会有意义的东西！马立人教授简介：　　军事医学科学院放射医学研究所研究员，博士生导师，国内外知名的药物分析学家和生物化学家。　　编写的《生物芯片》一书，2000年获国家石油和化学工业局（化工部）第六届优秀图书一等奖。　　研制出我国独有的抗辐射药物；从事血制品及血液代用品研究；在基因诊断方面取得突破性进展，并迅速向国内外推广；担任过第三届分析仪器学会副理事长，指导过上海、南京、北京分析仪器厂、江苏电分析仪器厂、北京市新技术应用研究所等国内分析仪器厂研究设计出实用性强的分析仪器及配套试剂，其中自动基因扩增仪、固液相分子杂交仪获国家实用型专利，抗体导向蛇毒溶纤剂及纤维素微孔亲和滤膜获国家专利；先后培养研究生12名，博士研究生11名及博士后7名，多次承担国家重大课题，获包括国家科技进步特等奖在内的国家与军队奖励20项。　　担任过国家生物医学分析中心副主任、学委会主任、《分析仪器》杂志副主编，《现代科学仪器》、《色谱》、美国《Drug Development and Industrial Pharmacy》杂志、《国际医疗器械》杂志编委。　 　　 　　马教授联系地址： 北京太平路27号6-甲-201（100850）