原标题:芯片里育出“类器官”(见证中原再造新高峰)
一个小小的芯片,能培育出什么?
河南省医学科学院“AI+类器官芯片PI团队”负责人谢鑫的回答是:能培育出各种不同的人体“迷你类器官”。
7月23日,河南省医学科学院2楼“AI+类器官芯片平台”实验室内,研发人员在各自忙碌。实验室门外的牌匾上,一行大字宣告着这个实验室的使命:用人工智能和3D生物学重塑生命科学的未来。
“去年年底,在了解到省医学科学院的科学创新机制和战略定位之后,我很受鼓舞和吸引,就有了回家乡创业的念头。”谢鑫说。
37岁的谢鑫是郑州人,曾在郑州外国语中学就读,2010年从上海交通大学本科毕业后赴美国波士顿深造,研究方向主要是微系统工程、生物医学工程与器官芯片。2024年5月,省医学科学院代表团到美国波士顿实地考察谢鑫及其创业团队之后,决定作为“AI+类器官芯片PI团队”将其整体引进,使之成为省医学科学院一股强劲的科研及转化力量。
器官芯片曾被《科学》杂志列为“十大新兴技术”之一,它的雏形始于21世纪初。2022年,美国通过了《FDA现代化法案2.0》,不再强制要求药企进行动物实验,并推动器官芯片与类器官研发,希望用其替代动物进行药物测试。
实验室外的桌子上,静卧着几个手机般大小的白色长方形盒子,这便是“孕育”类器官的“房子”——器官芯片。
作为一项多学科交叉汇聚的前沿科学技术,器官芯片涵盖了生物学、材料科学、工程学、计算机科学等多个领域的知识和技术。
“我们将相应的细胞‘种’进这个器官芯片里,再给它输入氧气、培养液,构建出接近于体内的生长环境,它就可以长出一个细胞团。”谢鑫说,这个细胞团从外形上看,像一个“肉球”,但它具备对应器官的各种功能,比如,“种”进去的是肝细胞,长出来的“肉球”就类似于肝脏,具备肝脏的各种功能。
类器官有何用?
“可替代动物进行药物试验,也可为肿瘤病人制定精准化治疗方案。”谢鑫说,每一种新药上市前,都要进行动物试验,除去漫长的时间外,动物体内的环境和人体也有差别,类器官则能够更准确反映出药物对人体的真实作用效果。
此外,针对肿瘤治疗的精准化需求,类器官也展现出其独特价值。
“一般来说,肿瘤药物对人体的毒副作用较大,而每个人由于体质不同,药物的适应性也有所不同。”谢鑫说,之前,某个药物对病人是否有用,必须用了之后才知道,但有了器官芯片后,就可以把患者的细胞“种”在芯片上,在体外做用药测试,看看哪种药物对病人更有效,从而实现肿瘤治疗的精准化和高效化。
当器官芯片遇上AI后,又会发生怎样的化学反应?
谢鑫说,与AI深度融合后,器官芯片可以产生大量的生物数据,机器学习可以高效地处理这些数据,帮助建立器官芯片数据的预测模型等,推动科学研究和医疗健康产业的创新进步。
器官芯片,不仅“涵养”着人体细胞组织,也承载着人类对药物研发的希望和对生命健康的求索。目前,“AI+类器官芯片平台”已经与省医学科学院康复研究所、肿瘤研究所等4个研究所开展了合作研究。
“它的应用范围非常广泛,比如,在新药研发、细胞基因治疗、衰老疾病治疗等领域都将大有作为。”谈及未来,谢鑫信心满满。(记者 李晓敏)