第一個“迷你仿真人類”

近期，科學家們研制了7 種人體芯片器官，并將它們連接在了一起，組成了世界上第一個真正意義上的“迷你仿真人類”。這個“迷你仿真人類”看上去與真實的人體相去甚遠，但它的生理功能和生化過程卻與人體基本相同。

制造“芯片器官”

近年來，細胞體外培養技術得到了很大的發展。那么，能將人體細胞在體外培養成一個“仿真人”嗎？

科學家們想出了一個絕妙的主意，他們制造了許多“芯片器官”。芯片器官參考了芯片的原理，在一張張芯片大小的玻片上，微雕出許多通道和腔室，與電子芯片不同的是，這些通路中流動的不是電子和電流，而是液體。不同的液體在這塊四通八達甚至還有分層的芯片上流動，就像人體中不斷流動的血液和淋巴液等體液一樣。

制好芯片后，科學家們就可以根據細胞的特性在上面培養細胞。比如心肌細胞多為長方形，緊緊排列成一條條心肌纖維，科學家們就將它們培養在狗骨頭形狀的腔室中，讓它們充分發揮收縮舒張、運輸血液的作用；又比如圓鼓鼓的脂肪細胞，它們善于儲存和釋放能量，科學家就將它們培養在一個大大的圓柱形腔室中，給它們留出充足的變身空間。像在人體內一樣，這些細胞會互相“幫助”，心肌細胞需要脂肪細胞提供的能量維持運動，而脂肪細胞也需要依賴心肌細胞泵血傳遞的養分和氧氣維持生命，這些物質就由通路中流動的體液進行傳輸。這樣，一個模擬器官就造好了。

芯片和細胞組成“迷你仿真人類”

運用這個思路，加拿大多倫多大學的一個團隊研制出了第一款“芯片器官”——血管。研究人員在芯片上搭建了一個空心的血管支架，然后在支架外側培養了一層血管表皮細胞和一層平滑肌細胞。表皮細胞分泌血管收縮因子和血管舒張因子，平滑肌細胞通過緩慢持久的收縮維持血管張力，兩者共同調節血管模型的三維形態。研究人員在血管模型的兩側還搭建了導管，用于模擬人體中血管與周圍環境的物質交換。這個血管芯片能完美地模擬人體血管的作用過程。

此后，許多科學家制造了各種“芯片器官”，包括腸道芯片、肺部芯片、心臟芯片、胎盤芯片和人眼芯片等，它們都表現出了與真實的器官一般無二的功能。

近期，來自美國哈佛大學和英國牛津大學的科學家們研制了7 種人體芯片器官，并將它們連接在了一起，組成了世界上第一個真正意義上的“迷你仿真人類”。這個“迷你仿真人類”由一個個芯片和細胞組成，看上去與真實的人體相去甚遠，但它的生理功能和生化過程卻與人體基本相同。

造出了“迷你仿真人類”，它有什么作用呢？在各種研究人體功能或藥物療效的實驗中，我們最常看到的實驗對象就是小白鼠，但即使實驗證明藥物或疫苗在小鼠身上有效，還是要招募小部分人再次實驗，才能放心地在人群中推廣。而如果使用“迷你仿真人類”進行相關實驗，則能使實驗更加簡單高效，也不會出現倫理上的問題。

未來，隨著科學技術的進步，“迷你仿真人類”還可以用個體的細胞和血液來搭建，讓它成為某人專屬的試藥員，從各種功能相似的藥物中為每個人找到最合適的那一種，實現個性化醫療。