芯片上的腎，芯片上的人

科學家們可以在一張長寬不足2厘米的芯片上構建出一個迷你的人體器官，用于疾病和藥物研究。（資料圖/圖）

（本文首發于2017年7月13日《南方周末》）

科學家嘗試在小小的芯片上構建一個個簡化的人體器官，用于對疾病的機理以及藥物的安全和有效性進行研究?？茖W家認為，長遠的目標是把各式各樣的器官芯片整合到一起，得到“芯片上的人”，以便更精細地研究各類疾病及藥物。

任何藥物，在被用于治療人的疾病之前，都需要經過很多個階段的試驗，對藥物的安全性和有效性進行評估。這些試驗目前幾乎都會先在實驗動物上進行，在通過了安全和有效性的評估之后才會進一步推進到人上。這樣一種策略無論是在經濟成本、時間成本還是有效性上都存在一定的缺陷。

在過去的近十年間，科學家開始嘗試在小小的芯片上構建出一個個簡化的人體器官，用于對疾病的機理以及藥物的安全和有效性進行研究。這種方法一旦走向成熟，將會擁有前一種方法無可比擬的優勢。美國的科學家最近在這個領域有了新的進展，他們設計研發出了一張“腎臟”芯片，研究結果發表在了《自然-生物醫學工程》（Nature Biomedical Engineering）雜志上。隨著這個領域的飛速發展，也許未來有一天我們將能夠在方寸之間構建出一個人體。

從動物到人

即使拋開經濟成本和時間成本不談，無論是對疾病機理的研究還是藥物研發，這種“先動物再人體”的方法都存在一些難如人意的地方。一方面，實驗動物和人在解剖結構、新陳代謝、壽命長短等諸多方面都有所不同，因此即使某種藥物在實驗動物上對一種疾病有療效，也并不一定在人體上就會有類似的效果。制藥企業投入巨資研發出在動物實驗上有效的藥物，推進到臨床試驗階段后效果不理想的情況可以說比比皆是。同樣的，一種藥物在動物實驗中沒有表現出副作用，并不一定就意味著在人體上不會產生不良影響。

另一方面，某些疾?。ū热缣悄虿。┰诓煌詣e、不同種族的人群中患病率存在著一定的差異，不同性別、不同種族的人群對同一種藥物的反應也有可能存在不同。在動物實驗中這種差異性往往無法得到體現：為了簡化問題的復雜程度，以便更容易理清實驗數據得出結論，這些動物實驗使用的幾乎都是“從一個模子里倒出來”（相同的遺傳背景）的動物。即使是性別這樣一個相對容易控制和實現的差異，相當長的一段時間以來在很多動物實驗中也沒有得到足夠的重視。

為了避免雌性實驗動物因為生理周期等原因導致的激素水平波動可能產生的影響，很多藥物實驗使用的都是雄性動物。后來的研究發現，一些通過了動物和臨床試驗并最終推向市場的藥物對女性病人的效果不如男性病人好，有的甚至會對女性病人產生不良影響（對男性則沒有）。毫不夸張地說，在研究疾病的機理以及評估藥物的安全和有效性方面，實驗動物雖然目前扮演著難以替代的角色，但這些動物和人之間仍然有著千差萬別。

在保證不降低