2024最新專家共識推薦使用類器官技術(shù)開展藥物敏感性檢測
政策法規(guī):2024最新專家共識推薦使用類器官技術(shù)開展藥物敏感性檢測
2024年4月12日,中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)分會發(fā)布《難治性肺癌中國專家共識》,其中明確指導(dǎo)了包括類器官芯片在內(nèi)的多種精準(zhǔn)診療新技術(shù)方案。
"難治性肺癌患者會面臨多重耐藥等復(fù)雜情況,臨床醫(yī)師可在取得患者知情同意前提下,利用類器官芯片技術(shù)、人源腫瘤異體移植瘤模型(PDX)及MiniPDX技術(shù)開展藥物敏感性檢測,結(jié)合基因測序,綜合判斷,制定個體化用藥方案,推薦如表6?!?/span>
——《難治性肺癌中國專家共識》精準(zhǔn)診療新技術(shù)方案推薦
這其實并非類器官芯片技術(shù)在國內(nèi)GUAN方文件中的第一次亮相。更早之前,就已經(jīng)有多項腫瘤精準(zhǔn)診療相關(guān)文件,對類器官與器官培養(yǎng)芯片技術(shù)提出支持。
2022年8月,F(xiàn)DA批準(zhǔn)了全球SHOU個WAN全基于“類器官芯片"研究并獲得臨床前數(shù)據(jù)的新藥(NCT04658472)進(jìn)入臨床試驗。這一里程碑事件,意味著“類器官芯片"實驗正式介入傳統(tǒng)動物實驗和臨床人體實驗之間,作為藥物安全性評價新的替代技術(shù)方案,正式獲得GUAN方認(rèn)可。
近十幾年來,在全球生命科學(xué)研究人員共同努力下,數(shù)十種類器官模型構(gòu)建完成,并進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。
德國TissUse類器官串聯(lián)培養(yǎng)系統(tǒng)(能夠模擬人體病理微環(huán)境的“Patient-on-a-Chip"串聯(lián)培養(yǎng)技術(shù)):
能夠模擬人體內(nèi)生理環(huán)境,包括溫度、壓力、真空度、微流道循環(huán)頻率、時間等參數(shù),芯片有不同的微流道設(shè)計,針對不同的器官可以單獨設(shè)置提供相應(yīng)的培養(yǎng)條件,提供精準(zhǔn)的培養(yǎng)和分化環(huán)境??商峁┎煌惼鞴俚拇?lián)共培養(yǎng)方案,避免單一類器官無法模擬人體復(fù)雜生理學(xué)條件下器官相互通訊交流的不足。通過類器官模擬人類器官組織的生理發(fā)育過程,應(yīng)用于疾病模型、腫瘤發(fā)生、以及藥物安全性、有效性、毒性、ADME等方面的評估,旨在減少和取代實驗室動物測試,簡化人體臨床試驗。
人體是一個復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),即便明確病灶部位,但深度解析病理機(jī)制就會發(fā)現(xiàn),臨床給藥“牽一發(fā)而動全身",需要綜合考量細(xì)胞與細(xì)胞、組織與組織、器官與器官之間的信息流動,做到掌握全局變化。單一的類器官培養(yǎng)后用作藥物敏感性檢測,距離真正的臨床替代仍舊非常遙遠(yuǎn)。
基于此,假如我們不僅僅可以體外重構(gòu)人體類器官,同時可以模擬人體內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控模式,把“芯片上的類器官"(Organs- on- chips)一步步無限趨近于“芯片上的人體"(“Patient/Human-on-a-Chip"),或許可以獲取一些新的問題解決方案。越來越多的關(guān)于人類疾病建模和人體組織芯片治療測試的科學(xué)文獻(xiàn)指出,當(dāng)生物體可以在MPS上WAN 全功能性地建立時,這種微生理平臺有能力精確模擬疾病的病理生物學(xué)和藥物或治療的作用模式。
在體內(nèi),每個器官都保持著自己的獨立性,同時通過血液中的細(xì)胞和因子,與其他器官保持相互通訊交流。類器官培養(yǎng)技術(shù)在保持表型的同時,如何維持多個類器官間的交流通訊一直是該領(lǐng)域的一個挑戰(zhàn)。所以,將幾種類器官串聯(lián)在一個共同的培養(yǎng)基的循環(huán)中,通過分泌的因子進(jìn)行通訊和交流,以此模擬多器官之間的交流,可以研究每個器官代謝的產(chǎn)物對其他器官產(chǎn)生的影響,以及環(huán)境因子對于多器官的系統(tǒng)性效應(yīng),才能真正反應(yīng)體內(nèi)多器官之間相互協(xié)調(diào)共同行使功能的生理系統(tǒng)。
人類系統(tǒng)性疾病的發(fā)生過程都是通過破壞兩個或多個器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和藥物治療就需要復(fù)雜的多器官平臺作為體外生理模型的工具,以確定新的藥物靶點和治療方法。同時,多器官串聯(lián)培養(yǎng)應(yīng)用于藥物篩選,才能同時評估藥物的有效性和安全性,以及藥物的吸收,分布,代謝和排泄(ADME)全過程。
相較于藥物篩選所用的小動物模型或者單器官芯片,多器官串聯(lián)芯片可以將多個類器官整合到通用的培養(yǎng)基環(huán)境中,從而支持更復(fù)雜、更符合生理學(xué)意義的藥物篩選,具備更大的臨床應(yīng)用價值。多器官串聯(lián)培養(yǎng)的發(fā)展目標(biāo)是建立各種不同的器官組合模型,用于藥物有效性和安全性評估以及藥動學(xué)/藥效學(xué)(PK/PD)測試。
企業(yè)介紹
2010年,柏林工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊在德國柏林成立TissUse公司,開發(fā)出了全球LING 先的“多器官芯片"(Multi-Organ-chip,簡稱MOC)平臺,這是一種基于微流控的微觀生理學(xué)系統(tǒng)(MPS),利用微型化人體器官模型在系統(tǒng)層面提供臨床前的預(yù)測,是第YI家專注于多器官芯片方案的公司。德國TissUse公司專注于類器官培養(yǎng)系統(tǒng)研究22年,推出的HUMIMIC類器官串聯(lián)芯片培養(yǎng)系統(tǒng),得到FDA的推薦,可提供不同類器官的串聯(lián)培養(yǎng)解決方案,避免單一類器官培養(yǎng)無法模擬人體器官相互通訊關(guān)聯(lián)的缺陷,同時也提供相關(guān)的技術(shù)方案和后續(xù)方法試劑支持,在“Multi-Organ-Chip" 和“Human-on-a-chip"領(lǐng)域技術(shù)LING 先。相關(guān)方案已被廣泛應(yīng)用于藥物開發(fā)、化妝品、食品與營養(yǎng)和消費產(chǎn)品等多個領(lǐng)域。。MPS能以生物可接受的最小尺度在體外模擬人類生物學(xué)。通過控制動態(tài)液體的微循環(huán),可在盡量小尺寸的環(huán)境中用人體細(xì)胞和組織的情況下模擬器官功能,為類器官提供生理營養(yǎng)和氧氣供應(yīng)?;诖思夹g(shù),MOC平臺能夠維持和培養(yǎng)微型器官培養(yǎng)物(類器官),長期模擬多個器官各自對應(yīng)物的生物學(xué)功能及其在真實生理環(huán)境中的活動。MOC技術(shù)平臺提供了一種新方法來預(yù)測藥物的毒性、藥代動力學(xué)以及體外療效,能夠減少和替代實驗室動物試驗,并簡化人體臨床試驗。這項技術(shù)是有史以來,第一次使用人的類器官在芯片上完成串聯(lián)培養(yǎng),以提供無種源差異的臨床前研究數(shù)據(jù)支持,并預(yù)測化學(xué)物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物對臨床病理模型的可能影響。
技術(shù)平臺
HUMIMIC技術(shù)平臺是TissUse GmbH公司建立一個專有的通用 "多器官芯片 "技術(shù)平臺,在芯片上可以將多個類器官進(jìn)行共培養(yǎng)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬人體內(nèi)生理環(huán)境,包括溫度,氣流,壓力,液體流動,提供生物剪切力等,芯片底部有不通的微流道設(shè)計,針對不同的器官,可以單獨設(shè)置提供相應(yīng)的培養(yǎng)條件,提供精準(zhǔn)的培養(yǎng)和分化環(huán)境。
HUMIMIC技術(shù)平臺能高效均一的獲得用于研究或藥物篩選的類器官模型,具有較好的重復(fù)性,升級版Autolab包括:自動培養(yǎng);自動加樣,自動換液(可以執(zhí)行多種不同的培養(yǎng)基/溶液的換液操作);自動觀察等一體化功能。科研版HUMIMIC Starter通過24個預(yù)先校準(zhǔn)的氣動連接器,實現(xiàn)芯片上微流系統(tǒng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)。
目前,HUMIMIC的MOC平臺支持從單一器官到復(fù)雜多器官的培養(yǎng),甚至已經(jīng)可以做到2個,3個,4個不同類器官的串聯(lián)共同培養(yǎng),現(xiàn)已有28套成熟的多類器官串聯(lián)培養(yǎng)技術(shù)方案可供用戶選用。TissUse 還開發(fā)了10個不同類器官的串聯(lián)共同培養(yǎng)方案,配合全自動的HUMIMIC AutoLab設(shè)備,用于精準(zhǔn)醫(yī)療和藥物篩選的應(yīng)用場景。
應(yīng)用場景
骨髓-毒性評估,單一藥物和多種藥物組合的腫瘤治療方案;
肝臟-藥物代謝及毒性評價;
不同供體的皮膚和免疫細(xì)胞共培養(yǎng)-預(yù)防同種異體移植組織排斥反應(yīng)的療法評估;
小腸和肝臟-藥物吸收代謝和毒性的評價;
肝臟和胰腺-2型糖尿病治療新靶點鑒定;
皮膚和腫瘤-抗腫瘤抗體安全有效性評估、治療窗口評估;
胰島、胰腺腫瘤和內(nèi)皮化血管-溶瘤病毒的安全性和有效性測試;
血管化骨髓和淋巴結(jié)-基因組編輯造血干細(xì)胞的致瘤性和增殖能力的評估;
血管化肝腎移植-評估調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞預(yù)防腎移植排斥反應(yīng)的潛力;
心臟、肝臟和胰臟-評估心臟代謝療法的作用方式;
腸、肝、腎、腦和血腦屏障(BBB)-藥物ADME分析、藥代動力學(xué)、器官特異性毒性和血腦屏障遷移能力;
淋巴組織培養(yǎng)-維持免疫功能正常的淋巴組織;
甲狀腺和肝臟共培養(yǎng)-內(nèi)分泌干擾物鑒定模型;
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