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不一样的“生物芯片”:用芯片再造一个你

2014/09/07 来源:雷锋网
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导读
如果科学家在一块芯片上重塑了一个你,或是你的一部分,会有什么样的效果呢?至少对于医生来说,这是个不错的创新,因为它可以帮助医生识别出快速治愈你的方法,患者也不用再经历痛苦的“试错治疗”过程,而且还可以减轻目前医疗系统的负担。生物芯片(biochip)技术为这个愿景带来了可能。


想象一下,如果科学家在一块芯片上重塑了一个你,或是你的一部分,会有什么样的效果呢?至少对于医生来说,这是个不错的创新,因为它可以帮助医生识别出快速治愈你的方法,患者也不用再经历痛苦的“试错治疗”过程,而且还可以减轻目前医疗系统的负担。

生物芯片

现在加州大学伯克利分校的研究人员正在探索这一领域。他们尝试在一块小芯片上面“培育”人类器官组织,如心脏和肺。这些芯片并非我们常见的电脑芯片,而是源自成人皮肤细胞的微型网络,它会在一个极小的、类似管道的塑料内庭(plastic chamber)上培育,然后胶合到一块显微镜载片上。这项研究的目的,是为了找到一种了解人体组织存活的方法,然后模拟真实人类器官功能。我们目前的药物测试都需要利用动物,或是人类志愿者,整个过程非常冗长,如果这项技术能够成功,那么就能有更加便宜且高效的方法来进行临床治疗。

不仅如此,传统的药物研发并非针对个体,而是采用了统一标准的方法。根据该项目研究院Anurag Mathur透露,这些芯片有助于开发“定制药物”,特别是可以针对指定的病人,测试出他们真正所需的药物。

去年五月,《自然医学》杂志披露哈佛大学和其他研究人员正在开发一款治疗巴斯综合症的“心脏芯片”。这些研究目前都处于初级阶段,不过一旦获得成功,不仅对于药物研究的意义非常重大,更重要的是可以降低药物价格。如果生物芯片技术获得成功,新药开发的速度和准度可以提升十倍,而成本则会减少十倍。

“活的半导体”

“生物芯片”技术实际上借鉴了几十年前半导体行业的一些技术,它们制造出了晶体管,构建了现代电脑模块。随着晶体管体积越来越小,速度越来越快,计算机也从过去价格昂贵的“庞然巨兽”变成了如今实惠的便携设备。许多科学家认为,生物科技也能有相同的机遇。

研究人员表示一旦生物芯片的蓝图设计好,比如可以模拟人类肺或其他器官,制造芯片的成本其实并不高。真正的难点,是要确保细胞自身可以正确的集合在一起,并且像真正的器官那样在人类身体里发挥作用。

最终,科学家相信他们可以在不同的药物实验者身上进行多种测试,研究不同器官组织所需的药物剂量。目前正在开发的有一个包含心脏和肺器官组织的组合芯片,如果这项工作可以获得成功,并开发更多器官原型,最终能形成一个人类身体的简单模型。对于科学家来说,他们以后可以更直观的探索药物如何在人体内部的独立器官内发挥作用,并且如何影响生命系统的。

取代动物

当然,这项技术也引起了不少专家的质疑,因为很难了解这些芯片在模拟真实器官结构和功能时,究竟能“模拟”到何种程度。另外,还有人觉得模拟的生物芯片器官始终无法代替真正的器官或器官系统,而且最终是否能导致药物价格下降目前都不得而知。

不过,如果生物芯片技术成熟了,势必会带来很大的机遇。除了加速药物研发速度,降低药品价格之外,它可以在临床医学试验中取代动物进行药物试验。在生物医疗研究中,我们要面对巨大的知识鸿沟,我们无法知道产生疾病的原因,很多医药研究就像是无头苍蝇。而生物芯片技术可以改变现状,至少,理论上是这样。

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