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一、器官芯片与类器官培养技术的关系
(1)器官芯片
器官芯片即模拟整个器官和器官系统活动、力学特征和生理反应等的多通道3D微流体细胞培养芯片。器官芯片以微流控芯片为平台,旨在在人体外模拟人体内部环境。到目前为止,已经发表的不同器官的器官芯片研究成果包括以下8种:
图表1:8种已经发表研究成果的器官芯片
(2)类器官
类器官属于三维(3D)细胞培养物,包含其代表器官的一些关键特性。此类体外培养系统包括一个自我更新干细胞群,可分化为多个器官器官特异性的细胞类型,与对应的器官拥有类似的空间组织并能够重现对应器官的部分功能,从而提供一个高度生理相关系统。
(3)区别与联系
简单来说,类器官就是用干细胞制造出来的微型器官,或称迷你器官,它们具有器官的某些功能。而器官芯片并非硅电子芯片做的人体器官的模拟器,而是含有人体活体细胞的生物芯片。
类器官作为一种微器官,比器官芯片稍大,但作用和功能却是类似的。在我国,囿于器官芯片需要微流控等技术的跟进和发展,要实现完全普及还有很长的路要走。
二、两者的国内外发展现状
(1)器官芯片
器官芯片的研究始于2000年左右,但一直到2010年后,才由于媒体的报道和资金的涌入走上了快速发展的轨道。尽管器官芯片的出现是研究者和工业界所梦寐以求的工具,但现在微流控芯片的相关产业仍不能称之为一个真正的市场。2016年,器官芯片产品及服务的整体销售额不超过750万美元。实际上,目前还很少有公司处于器官芯片的生产和商业化阶段。大多数公司都是大学实验室的附属机构,正在通过与医药行业公司的迭代过程来改进其器官芯片。医药和化妆品公司渴望测试不同的器官芯片解决方案,以评估哪种技术最适合于何种类型的测试实验,但是他们还是偏于保守,如果广泛采用该技术,需要花费一定的时间。
根据器官芯片的采用速度,以及器官芯片公司克服技术挑战和扩大生产的能力,2017-2022年的市场复合年增长率位于38%-57%之间,2022年的市场规模将位于6000万美元-1.17亿美元之间。
图表2:2015-2022年全球器官芯片市场规模及预测情况(单位:百万美元,%)
(2)类器官
迄今,研究人员已经能利用人的胚胎干细胞和其他干细胞培育多种类器官,包括肝、肾、胰腺、食管、肺、器官、胃、眼睛、肠、前列腺、乳腺、大脑、视网膜、膀胱和腺垂体等。这些器官由于比较小,当然不可能具有人体器官那样的完整和完美功能,但是却表现出了一些独特的局部功能在疾病治疗和药物研发方面起到了比较好的替代作用。
目前类器官不仅可用于药物的毒性检测、药效评价和新药筛选等,用于建立疾病模型研究遗传病、传染病和癌症,还可用于精准医疗、研究组织器官发育及用于组织器官的移植和修复。

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