芯片上的器官可以模擬真正的人體試驗，透明的芯片讓藥物測試變得易于研究者進(jìn)行觀測。當(dāng)需要測試一種新的藥物時，只需要將藥物所含的化合物加入到芯片中，即可觀察芯片中的細(xì)胞（心臟細(xì)胞、肝臟新報等）的反映情況。

　　藥物研發(fā)是一個漫長，且耗資巨大的過程。在藥物研發(fā)中，動物試驗是必不可少的一個環(huán)節(jié)。但是由于人體的復(fù)雜性，動物試驗并不能完全反應(yīng)人類疾病對藥物的反映情況。動物試驗與人體真實情況之間的差異可能導(dǎo)致這樣一種情況：某種藥物通過了動物實驗，卻無法通過人體實驗，因而無法真正投產(chǎn)上市，還造成了嚴(yán)重的成本浪費。利用芯片上的器官進(jìn)行藥物試驗，則可以盡可能地模擬人體真實情況，從而降低藥物研發(fā)的成本與風(fēng)險。

　　許多人類疾病是沒有動物模型可供測試的，比如“克羅恩病”——也稱為“階段性腸炎”，多發(fā)于青年女性身上，但至今發(fā)病原因不明，也缺乏有效的治療手段，最大的原因就是無法找到同樣患有這種疾病的動物來進(jìn)行藥物測試，而利用“芯片上的腸道”，這個問題迎刃而解。

　　在疾病研究與藥物試驗中，傳統(tǒng)的方法不可避免地要利用到動物，這招到了動物保護(hù)組織的非議。利用芯片上的器官技術(shù)則可以避免許多動物保護(hù)方面的道德問題。

　　開發(fā)芯片上的器官的代表性機(jī)構(gòu)

　　1.Wyss研究所

　　哈佛大學(xué)Wyss生物啟發(fā)工程研究所利用自然設(shè)計原則開發(fā)仿生材料與設(shè)備。Wyss研究所的官網(wǎng)對自己的描述是“創(chuàng)新、合作與技術(shù)轉(zhuǎn)化的新模式”，該研究所的主要研究方向有適應(yīng)性材料技術(shù)、仿生機(jī)器人、合成生物學(xué)、仿生微系統(tǒng)、可編程的納米材料等。其中仿生微系統(tǒng)即“芯片上的器官”技術(shù)。

　　今年2月， Don Ingber博士因為獲得了英國國家動物實驗取代、精致、減量研究中心（National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research）頒發(fā)的著名的3R獎。3月份，毒理學(xué)協(xié)會還授予Don Ingber博士“基礎(chǔ)科學(xué)前沿獎”，理由是他“在理解毒理機(jī)制上的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)與推動作用”。

　　2. Zyoxel公司

　　Zyoxel是英國牛津大學(xué)Isis科技創(chuàng)新的衍生公司?；诿绹槭±砉W(xué)院Linda Griffith教授和Steven Tannenbaum教授實驗室的研究成果，Zyoxel公司在LiverChip平臺上開發(fā)具有免疫活性的人類肝臟模型，用于幫助研究免疫接到的藥物損傷性肝損傷的病因。Zyoxel公司所研發(fā)的技術(shù)意在提高臨床預(yù)科藥物檢測效果并減少動物實驗次數(shù)。

　　此外，在美國國防部先進(jìn)研究計劃署(DARPA) 2630萬美元的資助下，Zyoxel公司與MIT的研究員以及其他公司正合作開發(fā)芯片上的微型人體線路——也就是芯片上的人體。該項目旨在在一個單一的集成芯片上整合10組微型人體仿生器官，從而提供一個預(yù)測新藥物和疫苗安全性的多功能平臺。

　　3. 日本東京大學(xué)應(yīng)用生物化學(xué)系

　　2010年11月，日本東京大學(xué)應(yīng)用生物化學(xué)系的科學(xué)家宣布他們構(gòu)建了一種芯片，可以同時試驗肝臟、腸道以及乳腺癌細(xì)胞對抗癌藥物的反應(yīng)。該研究團(tuán)隊表示，這種微型生物檢測系統(tǒng)可替代傳統(tǒng)的檢測方法，具有成本低廉的優(yōu)勢，且可以減少新藥研發(fā)測試中所需的動物數(shù)量。

　　日本可科學(xué)家開發(fā)的芯片由一玻璃片，兩片聚二甲基硅氧烷（PDMS）構(gòu)成。在芯片上有利用光刻法蝕刻出的兩條微型通道和三個微腔室。腸道細(xì)胞、肝臟細(xì)胞以及乳腺細(xì)胞分別培養(yǎng)于三個微型腔室中，兩條微型通道則起著腸道和血管的作用。利用這套系統(tǒng)，科學(xué)家進(jìn)行了抗乳腺癌藥物以類雌激素藥物（可刺激乳腺癌細(xì)胞生長）的試驗。

　　4.美國默沙東制藥公司

　　美國默沙東制藥公司的研究人員在實驗室使用微芯片模擬設(shè)計成一個功能不健全的肺器官，進(jìn)行一系列藥物實驗尋求新型哮喘治療方法。研究人員希望“芯片上的器官”幫助他們更好地理解哮喘疾病的生物特征，鑒別發(fā)現(xiàn)療效最好的藥物。如果這項醫(yī)學(xué)實驗效果顯著，藥物研發(fā)領(lǐng)域?qū)碛幸粋€新的工具，能夠節(jié)省數(shù)百萬美元。致力于復(fù)制多樣化人體組織和器官的美國國家推進(jìn)轉(zhuǎn)化科學(xué)中心的專家稱，芯片上的肺器官證實這個概念的可行性。

　　目前為止，這項技術(shù)仍在研究之中，藥物監(jiān)管部門尚未準(zhǔn)備完全廢止動物實驗，或者采用當(dāng)前的方法對臨床患者進(jìn)行藥物安全性和有效性測試。而葛蘭素史克、阿斯利康等數(shù)家藥物制造商也在審核這項技術(shù)的可行性，期間多個實驗室開始芯片模擬腎臟、肝臟和其它器官的功能。