相傳，“藥王神”神農(nóng)氏為了給老百姓消災祛病，決心嘗百草，定藥性。神農(nóng)氏遍嘗百草，多次中毒，最終因嘗試斷腸草而離世。不要以為這種事情只發(fā)生在神話里，大名鼎鼎的Barry Marshall干過更“出格”的事情。Marshall為了研究幽門螺旋桿菌的致病性，竟一口氣喝下一試管的幽門螺旋桿菌。最終，5天之后，他的目的達到了，差點因此病死。后來，他因為研究幽門螺旋桿菌的貢獻，獲得了2005年的諾貝爾生理醫(yī)學獎。

　　那些Marshall們之所以“舍得一身剮，喝毒試藥連眼睛都不?！?，就是因為那個時候技術(shù)落后，或者沒有合適的研究模型。后來，由于以身試毒實在是太危險，就抓來小白鼠啊、猴子啊等，讓它們?nèi)ロ敯皣L百藥”。同時，為了研究新藥對人體的影響，科學家開始在培養(yǎng)皿里培養(yǎng)人體細胞，看看這些新藥對人體細胞是不是有毒副作用。那些新藥只有過了這兩關(guān)，才可以進入人體臨床試驗。

　　但是小鼠和人類離體細胞并不能替人類把好試藥的大門。據(jù)統(tǒng)計，進入臨床試驗的新藥，通過臨床I期和III期的概率約為60%，通過臨床II期的概率僅為30%，這樣一來能夠順利通過三期臨床試驗的藥物僅有10.8%。那些在臨床上被KO掉的新藥，主要是因為療效不好，甚至是對人體有毒副作用。

　　90%的新藥都要被KO掉，這是多么巨大的浪費。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在一種新藥面市，平均研發(fā)費用竟高達10億美元，歷時長達8-14年。必須找到一種更加迅速、有效的臨床前實驗方法,縮短藥物研發(fā)周期，降低研發(fā)費用。

　　人體器官芯片研發(fā)計劃

　　為了解決這一難題，2012年美國國立衛(wèi)生研究中心(NIH)、美國食品和藥物管理局(FDA)和美國國防部高級研究計劃局(DARPA)聯(lián)合發(fā)起“organs-on-chips”(人體器官芯片)的研發(fā)工作，計劃投入7500萬美元。

　　再來看看參與研發(fā)團隊的陣容：哥倫比亞大學、康奈爾大學、杜克大學、哈佛大學、霍普金斯大學、麻省理工大學、威斯康星大學、加州大學、華盛頓大學、范德堡大學、德克薩斯大學、匹茲堡大學、賓夕法尼亞大學等十余所美國高校。

　　這個“organs-on-chips”到底是個什么技術(shù)，竟牽動了這么多頂級機構(gòu)的心？

　　下面我們就拿走在前沿的哈佛大學Wyss研究所的創(chuàng)新性工作，詳解“organs-on-chips”技術(shù)。

　　在新藥的臨床前實驗中，使用小白鼠模型能夠了解新藥對整體的影響，但不能很好的反應新藥對人體的影響；使用體外培養(yǎng)的人體細胞，能夠了解新藥對人體的影響，卻又缺乏整體的把握。因此，早在10多年前，康奈爾大學的Mike Shuler首次提出了，用人體不同器官的細胞在芯片上構(gòu)建人體組織，模擬人體環(huán)境的設想。

　　Wyss研究所使用了制作計算機芯片的技術(shù)，將活的人體器官細胞植入到芯片上，同時芯片可以模擬細胞在人體內(nèi)的環(huán)境。在芯片的槽道中有三個并列的流體通道，兩邊的通道是真空通道，中間的通道是植入細胞的通道。

　　在中間通道的正中間有一層有透性的生物膜，薄膜上布滿小孔。在薄膜的上面鋪滿一層肺細胞，薄膜的另一面鋪滿血管細胞。因此，薄膜上面可以流通空氣，下面可以流通血液。另外，兩側(cè)的真空通道可以收縮，同時帶動中間的通道一同收縮，于是肺細胞也跟著收縮，這就模擬了人體肺泡在呼吸過程中的收縮生理過程。