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成长中的技术:如何用“芯片”打开精准医疗的

2018-11-10 16:29:26 国外新闻127℃

  跟着AI技能的开展,“个性化医疗”在近年来一再被提起,“个性化”标志的“精准”“高效”“才智”使其成为改动医疗职业现状的有用切入点。

   比方智能导诊与患者完结互动,智能监测设备帮忙进行医疗效劳的追寻和个性化定制等。那么,个性化医疗只能被AI+医疗产品界说吗?恐怕否则。今日,智能相对论(aixdlun)就想跟咱们聊聊另一层含义上的个性化医疗技能——“器官芯片”。化整为零,真实的“个性化”医疗说起个性化医疗,咱们脑海中首要想到的就是基因医疗,也就是以个人基因组信息为根底,结合相关内环境信息,为患者量身规划出最佳医治计划的一种定制医疗形式。基因检测和医治当然能为个性化医疗供给根底,现在也有经过基因检测发现癌症、糖尿病,进而采纳精准医疗手法推迟病况的事例,可是,从基因医疗的开展进程来看,除少数疾病外,基因与疾病的关联性难以确定,比方“渐冻症”(ALS),数据显现,仅有少部分ALS与基因缺点相关,而90%的散发性事例发病原因仍是未解之谜。所以,将人体的整个基因程序列入个性化医疗的参阅之列,其实是不太靠谱的。这时,器官芯片的呈现给了人们新的参阅目标。“器官芯片”这个概念由来已久,在2016年就被达沃斯论坛列为“十大新式技能”之一。依据中国科学院院刊的说法,器官芯片,指的是一种在芯片上构建的器官生理微体系,它以微流控芯片为中心,经过与细胞生物学、生物资料和工程学等多种办法相结合,能够在体外模仿构建包括有多种活体细胞、功用安排界面、生物流体和机械力影响等杂乱要素的安排器官微环境,,反映人体安排器官的首要结构和功用体征。简略来说,就是在体外构建一个人体内生物学安排器官的简化版别,只保存器官功用和人体病理生物学的特征。“器官芯片”于个性化医疗的含义在于,将人体化整为零,把对“人体”精确的确诊转换成对“器官”的精确确诊,供给更有用、更有针对性的医治。经过运用患者来历干细胞,完结诱导多能干细胞来历器官模型的工程化构建,使个体化的疾病危险猜测、药物药效点评、毒理评价和预后剖析愈加精确。现在,也有科学家运用特定患者的干细胞,构建功用性心脏安排,模仿累遗传性心脏病模型。除了完结对人类的个性化医疗,器官芯片还有一个显着的长处,就是药物测验。这一点,对动物实验的改动将是革命性的。一直以来,人们都是经过动物来试药,暂时不管用动物做药物测验是否人道。从实验精确性的视点来讲,尽管动物与人类同享的基因份额高达99%,但剩余的1%,仍然会形成极大的变量,然后导致两个物种之间发生巨大的生理差异。同一种药物,在动物体内和人体内的反响或许是天壤之别的。即就是极小的表达差异,也会跟着药物研制进程的推进而被不断扩大,终究导致整个项目的失利。“器官芯片”由于更挨近人体,能够愈加有用地用于药物测验,10月11日,《科学开展》上就报告了一种在微流控芯片上制作神经元和肌肉安排的3D办法,凭借这种芯片,科学家能够替“渐冻人”试新药。仿真性、本钱、联接……器官芯片要面对的问题器官芯片的概念提出已久,产业化的进程却非常缓慢,探求其间原因,大致能够分为三点。首要,即使是最先进的器官芯片,也无法彻底代表活体器官的功用。究竟,一切的器官都不或许脱离机体独自存在。尽管化整为零具有建设性的含义,但全体大于部分,仅依托器官芯片是无法仿制疾病机体的,尤其是内分泌环境所导致一系列功用改变。因而,咱们有必要考虑人体这个全体的关联性,在这方面,咱们能够运用单个芯片组成一个高集成度的3D安排器官微流控芯片体系。大连理工大学的研讨团队就研制出了这样的芯片体系,该芯片体系由多种模块自上而下顺次叠加构成,集成了肠、血管、肝、肿瘤、心、肺、肌肉和肾等细胞或安排,并有“消化液”,“血液”和“尿液”贯穿其间。如此,器官芯片就像一个积木,将一切的积木堆积起来,就能最大程度地打造一个“人体修建”,复原人体内功用环境,并完结药物测验等效果。其次,器官芯片仍是一个生长中的技能,产业链的不成熟将导致本钱添加。Oxford的CNBio公司用装有12个微型肝脏的芯片做药物的毒性实验,现在一个单元的价格是22000,单位是美元。事实上,这个价格比起动物实验现已低价许多,要知道,做相同的实验,小鼠的价格为$50000美元。可是,这所谓的“低价”放在产业化进程中,依旧是要打上问号的。现在来看,器官芯片在科研上运用居多,而科研经费也满足支撑该类东西的运用,但咱们对器官芯片更大的希冀是落地于普通人的医疗,假如器官芯片要走向产业化,仍需求操控本钱。当然,跟着产业链的完善,其优势会渐渐凸显出来,本钱问题也会得到相应的处理。在此之前,咱们或许能够将3D打印技能作为器官芯片制作办法的重要弥补。3D打印技能至少会在两个方面对器官芯片形成影响,一是芯片制备,二是生物打印。尤其在芯片制备上,3D打印现已能够制作出有很高分辨率,结构杂乱的芯片,还具有制作周期短,单元操作简略、本钱低价的长处,哈佛大学Wyss生物工程研讨所和哈佛JohnA.Paulson工程和使用科学院的研讨人员就运用3D打印制作出了首个完好的带集成传感体系的器官芯片。最终,微流控芯片普遍存在有一个问题,即微观试样与微芯片的联接不易。现在,芯片上的进样多选用手艺完结,功率低下,可靠性也较差,极简单影响细胞的生机,进而影响细胞进程和生物特征的实时检测,因而,咱们还需求研制出更多的帮忙性产品,比方接连进样体系,确保在制备上做到自动化、微型化和集成化。定论:个性化医疗开展至今,现已积累了许多的技能成果。跟着技能的不断开展,咱们对“个性化”“精准”也提出了更多的要求,器官芯片之于人类的含义,在于人们能够真实地“对症下药”,而不去“损害”其他的安排器官。跟着人们研讨的深化,器官芯片技能必将广泛使用于生命科学、医学、药学等范畴的研讨中,为个性化医疗带来更多或许。

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