如何有效地篩選藥物一直是制藥業和臨床治療的難題。近日，哈佛大學醫學院的Yu Shrike Zhang團隊研發出一種新型的帶有多功能嵌入式傳感器的器官芯片，首次通過微型顯微鏡、生物物理傳感器及電化學免疫傳感器等融合，實現了對藥物作用的自動化監測和篩選，例如抗癌藥物對于肝癌組織的療效以及同樣藥物對于正常心肌組織的副作用。

由于與人體功能相關性相對較差，傳統基于二維靜態細胞培養以及動物實驗篩選藥物的方法成功率很低，通常不到10%。此外病人之間的個體差異直接導致藥物作用的不均一性和治療方案的不準確性，即同一種藥物對于不同病人所產生的效果往往會不同，甚至相差極大。為了解決這些問題，精準醫療的概念近期得以提出。精準醫療的模式是以每一個人的生活環境、生活方式以及基因等因素作為依據，來定制最優的醫療方案。

想要達到藥物合成和使用的精準性，傳統的藥物篩選方法顯然無法滿足，器官芯片這一新興的技術近期逐漸被科學家們采用。器官芯片發展于21世紀早期，與傳統二維細胞的培養不同，器官芯片普遍使用具有結構性的微型三維人體細胞體外培養，達到與人體內器官或組織結構的高度相似性，進而在體外模擬其功能。功能上的提升也自然提高了這些體外器官模型對藥物篩選的精確性，這些不同的器官芯片以特定的形式串聯之后，能夠最大限度地模擬人體血液循環，貫通不同器官的通路，從而取得對人體藥物有效性、藥物代謝動力學和藥效學等多種參數的預測。

真正能實現器官芯片技術對各項參數的監測，從而在未來藥物篩選領域得到廣泛應用的則是器官芯片與生物分析技術一體化。正如病人平時會定期做心率、血壓、抽血化驗、醫學成像等檢查一樣，器官芯片的運作及對藥物的反應亦得利于各項分析技術的整合。Yu Shrike Zhang團隊開發的新型整合多種嵌入式傳感器的器官芯片，首次通過微型顯微鏡、生物物理傳感器以及電化學免疫傳感器等融合，實現了對藥物作用長期自動化的監測與篩選。基于這套帶有傳感器的器官芯片平臺，抗癌藥物對于人源肝癌組織的殺傷性以及對正常心肌組織的副作用得以被實時監控，這些功能在既有器官芯片系統中是無法實現的。這一成果近期發表在Proceedings of the National Academy of Sciences USA 上。

該論文作者為：Zhang YS, Aleman J, Shin SR, Kilic T, Kim D, Shaegh SAM, Massa S, Riahi R, Chae S, Hu N, Avci H, Zhang W, Silvestri A, Manbohi A, Polini A, Calzone G, Shaikh N, Sanati A, Alerasool, P, Bhise N, Budina E, Pourmand A, Skardal A, Shupe T, Bishop C, Dokmeci MR, Atala A, Khademhosseini A

文獻：

Multi-Sensor-Integrated Organs-on-Chips Platform for Automated and Continual in situ Monitoring of Organoid Behaviors.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2017, 114, E2293–E2302, DOI: 10.1073/pnas.1612906114

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