撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

類器官（ Organoid ） 和器官芯片（OoC）是用于構(gòu)建微型人體組織模型的快速發(fā)展的技術(shù)。它們能夠模擬復(fù)雜的生理功能和病理狀況，為疾病建模、藥物篩選、精準(zhǔn)醫(yī)療和再生療法提供了更真實(shí)的平臺。

《FDA 現(xiàn)代化法案 2.0》的通過降低了藥物試驗(yàn)中的動物測試要求，標(biāo)志著在治療性發(fā)現(xiàn)中使用類器官和器官芯片等先進(jìn)體外模型的一個(gè)重要里程碑。除了技術(shù)和倫理挑戰(zhàn)外，在確保這些模型在藥物開發(fā)中的可靠性、科學(xué)性和適用性方面，監(jiān)管問題依然存在。

2025 年 4 月 11 日，香港中文大學(xué)Rocky S. Tuan、香港大學(xué)醫(yī)學(xué)院周婕、香港中文大學(xué)許建坤、李中等人在 Cell 子刊Med上發(fā)表了題為：Organoids and organs-on-chips: Recent advances, applications in drug development, and regulatory challenges 的觀點(diǎn)文章。

該文章探討了類器官和器官芯片的概念、進(jìn)展、優(yōu)缺點(diǎn)以及在藥物研發(fā)中的應(yīng)用，還審視了全球監(jiān)管機(jī)構(gòu)在藥物評估中使用這些模型的政策和行動，旨在指導(dǎo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定并推進(jìn)監(jiān)管科學(xué)的發(fā)展。

一個(gè)培養(yǎng)皿中的“迷你心臟”能精準(zhǔn)預(yù)測藥物毒性，一塊指甲蓋大小的器官芯片可模擬肺癌轉(zhuǎn)移過程——這并非科幻場景，而是類器官和器官芯片技術(shù)正在掀起的醫(yī)學(xué)革命。美國 FDA、中國 NMPA 等監(jiān)管機(jī)構(gòu)已開始接受基于這些技術(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)審批新藥。這場顛覆傳統(tǒng)藥物研發(fā)模式的變革，究竟將如何重塑人類對抗疾病的未來？

當(dāng)“人體替身”走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室：類器官 vs 器官芯片

在傳統(tǒng)藥物研發(fā)中，傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)無法模擬真實(shí)器官結(jié)構(gòu)，而動物實(shí)驗(yàn)又存在物種差異大、周期長等問題。類器官和器官芯片技術(shù)的出現(xiàn)，為這一困境提供了突破性解決方案：

類器官：干細(xì)胞在特定條件下自發(fā)形成的 3D 微型器官，保留真實(shí)器官的細(xì)胞類型、空間結(jié)構(gòu)和功能特性。目前，研究人員已經(jīng)成功培養(yǎng)出各種類器官，并在模擬病理學(xué)過程、藥物篩選、療效預(yù)測方面展現(xiàn)了強(qiáng)大的潛力。

器官芯片：集成微流控技術(shù)和生物傳感器的“器官模擬器”。例如“心臟芯片”可實(shí)時(shí)監(jiān)測藥物對心肌收縮力的影響，靈敏度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法。

二者結(jié)合形成的“芯片上的類器官”系統(tǒng)，既能保留類器官的生物復(fù)雜性，又具備芯片平臺的可控性，堪稱新一代“人體替身”。

類器官和器官芯片模型的應(yīng)用

藥物研發(fā)的“加速器”：四大顛覆性優(yōu)勢

1、精準(zhǔn)預(yù)測藥物毒性

美國 Hesperos 公司開發(fā)的“神經(jīng)肌肉芯片”成功模擬了罕見病患者的自身免疫疾病慢性炎癥性脫髓鞘性多發(fā)性神經(jīng)病的攻擊過程，僅憑芯片數(shù)據(jù)就推動新藥 TNT005 進(jìn)入臨床試驗(yàn)，創(chuàng)下全球首例。

2、個(gè)性化醫(yī)療新范式

利用患者腫瘤組織培育的類器官，可快速篩選敏感藥物。有研究顯示，結(jié)直腸癌類器官預(yù)測化療有效性的準(zhǔn)確率高達(dá) 93%，避免患者盲目試藥。

3、多器官聯(lián)動模擬

人體芯片系統(tǒng)可連接心臟、肝臟、腎臟等多個(gè)器官芯片，完整再現(xiàn)藥物代謝過程。美國 NIH 資助的“芯片人體”項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn) 10 個(gè)器官聯(lián)動，大幅提升毒性預(yù)測準(zhǔn)確性。

4、替代動物實(shí)驗(yàn)

恒瑞醫(yī)藥利用“心臟芯片”篩選出抗心衰新藥 HRS-1893，成為首個(gè)不依賴動物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲批臨床的國產(chǎn)創(chuàng)新藥。而美國《FDA 現(xiàn)代化法案 2.0》更直接取消了新藥臨床前動物實(shí)驗(yàn)強(qiáng)制要求。

類器官和器官芯片模型有助于新藥的研發(fā)過程

全球監(jiān)管競速：誰將主導(dǎo)新標(biāo)準(zhǔn)？

美國：FDA 建立“替代方法工作組”，取消了新藥臨床前動物實(shí)驗(yàn)強(qiáng)制要求。

歐盟：啟動“器官芯片計(jì)劃”，投入 3 億歐元，發(fā)布技術(shù)驗(yàn)證路線圖，計(jì)劃 2025 年建立器官芯片標(biāo)準(zhǔn)化體系。

中國：NMPA 在基因治療指南中首次明確類器官數(shù)據(jù)效力，齊魯制藥基于腫瘤芯片數(shù)據(jù)的 CAR-T 細(xì)胞療法獲批臨床。

國際挑戰(zhàn)：目前全球尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，類器官批次差異、芯片材料吸附藥物等問題仍需突破。

類器官和器官芯片相關(guān)的全球監(jiān)管狀況

未來醫(yī)療圖景：從實(shí)驗(yàn)室到臨床的跨越

眼前突破：

類器官移植進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)將膽管類器官成功植入肝損傷患者，術(shù)后肝功能顯著改善。

器官芯片與 AI 結(jié)合，強(qiáng)生公司開發(fā)出能自主分析藥物代謝的“智能肝芯片”，檢測效率提升 20 倍。

未來暢想：

2040年或?qū)崿F(xiàn)“個(gè)人健康芯片”——整合個(gè)體基因組數(shù)據(jù)的多器官芯片，提前 10 年預(yù)測疾病風(fēng)險(xiǎn)。

太空醫(yī)學(xué)新場景：國際空間站已搭載首臺“器官芯片”設(shè)備，研究微重力下的藥物反應(yīng)。

從替代動物實(shí)驗(yàn)到定制化治療，類器官與器官芯片正突破生物醫(yī)藥的想象邊界。盡管標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化等挑戰(zhàn)猶存，但這場由“人體替身”引發(fā)的技術(shù)革命，注定將重塑 21 世紀(jì)的醫(yī)療版圖。

https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(25)00094-7