文/陳根

類器官（Organoids），顧名思義，即指其類似于組織器官。

具體來說，類器官是在體外用3D培養技術對干細胞或器官祖細胞進行誘導分化形成的在結構和功能上都類似目標器官或組織的三維細胞復合體，其具有穩定的表型和遺傳學特征，能夠在體外長期培養。

類器官可以在很大程度模擬目標組織或器官的遺傳特征和表觀特征，在器官發育、精準醫療、再生醫學、藥物篩選、基因編輯、疾病建模等領域都有廣泛的應用前景。早在2013年，類器官就被《科學》雜志評為年度十大技術；此外，類器官還被《自然·方法》評為2017年度方法。

不過，傳統的依賴于相繼加入生長因子的3D培養技術培養哺乳動物干細胞來形成類器官的方法仍然有其局限性，比如其對類器官及它們的局部環境的控制不夠精確，此外，該方法不能很好地復制器官發展過程中復雜又動態的微環境，而這種微環境恰恰是器官形成的有利因素。

針對傳統培養技術的限制缺點，干細胞和發育生物學領域的專家聯合物理科學家和工程師們以期發展類器官研究中更先進的體外技術，而目前處于該研究最前列的便是將器官芯片技術與類器官相整合而形成的“類器官芯片”技術。

顯然，和信息產業中的半導體芯片有很大不同，器官芯片強調的是在芯片上構建的器官生理微系統。 這種組織器官模型不僅可在體外接近真實地重現人體器官的生理、病理活動，還可能使研究人員以前所未有的方式來見證和研究機體的各種生物學行為，預測人體對藥物或外界不同刺激產生的反應。

可以說，器官芯片在了解新藥靶標的生物機制、為疾病的研究提供新的視角、預測新藥的有效性和安全性、探索物種的差異性和意外的臨床表現、減少動物試驗、個性化醫療的應用等具有廣泛應用價值。

進入，由波士頓大學的一個團隊創造就宣布創造了一個類心臟芯片，這個扁平的“心臟微型化精密單向微流控泵”（簡稱miniPUMP）——尺寸僅為3平方厘米。類心臟芯片復制了真正的心臟心室（下腔）的功能，以與真實心臟泵血相同的方式將水泵入自身。

該設備由一個塑料底座組成，上面安裝了微小的3D打印的丙烯酸閥門、管道和實際的泵本身。該泵包含了一個由一系列連接的同心丙烯酸螺旋組成的支架。當心肌細胞一致地膨脹和收縮時，靈活的支架也隨之移動，通過miniPUMP 泵送水。

心肌細胞可以從皮膚細胞、血細胞或幾乎任何其他類型的容易獲得的細胞開始獲得。這些細胞被重新編程為干細胞，然后促使其分化為心臟細胞。這意味著患者可以用自己的細胞制作miniPUMP ，以了解不同的藥物可能對他們的心臟產生的具體影響。

當然，人們夜希望有一天同樣的技術可以用來生產其他所謂的 “芯片上的器官”設備，比如，肺和腎臟。