芯片上的肾，芯片上的人

科学家们可以在一张长宽不足2厘米的芯片上构建出一个迷你的人体器官，用于疾病和药物研究。（资料图/图）

（本文首发于2017年7月13日《南方周末》）

科学家尝试在小小的芯片上构建一个个简化的人体器官，用于对疾病的机理以及药物的安全和有效性进行研究。科学家认为，长远的目标是把各式各样的器官芯片整合到一起，得到“芯片上的人”，以便更精细地研究各类疾病及药物。

任何药物，在被用于治疗人的疾病之前，都需要经过很多个阶段的试验，对药物的安全性和有效性进行评估。这些试验目前几乎都会先在实验动物上进行，在通过了安全和有效性的评估之后才会进一步推进到人上。这样一种策略无论是在经济成本、时间成本还是有效性上都存在一定的缺陷。

在过去的近十年间，科学家开始尝试在小小的芯片上构建出一个个简化的人体器官，用于对疾病的机理以及药物的安全和有效性进行研究。这种方法一旦走向成熟，将会拥有前一种方法无可比拟的优势。美国的科学家最近在这个领域有了新的进展，他们设计研发出了一张“肾脏”芯片，研究结果发表在了《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）杂志上。随着这个领域的飞速发展，也许未来有一天我们将能够在方寸之间构建出一个人体。

从动物到人

即使抛开经济成本和时间成本不谈，无论是对疾病机理的研究还是药物研发，这种“先动物再人体”的方法都存在一些难如人意的地方。一方面，实验动物和人在解剖结构、新陈代谢、寿命长短等诸多方面都有所不同，因此即使某种药物在实验动物上对一种疾病有疗效，也并不一定在人体上就会有类似的效果。制药企业投入巨资研发出在动物实验上有效的药物，推进到临床试验阶段后效果不理想的情况可以说比比皆是。同样的，一种药物在动物实验中没有表现出副作用，并不一定就意味着在人体上不会产生不良影响。

另一方面，某些疾病（比如糖尿病）在不同性别、不同种族的人群中患病率存在着一定的差异，不同性别、不同种族的人群对同一种药物的反应也有可能存在不同。在动物实验中这种差异性往往无法得到体现：为了简化问题的复杂程度，以便更容易理清实验数据得出结论，这些动物实验使用的几乎都是“从一个模子里倒出来”（相同的遗传背景）的动物。即使是性别这样一个相对容易控制和实现的差异，相当长的一段时间以来在很多动物实验中也没有得到足够的重视。

为了避免雌性实验动物因为生理周期等原因导致的激素水平波动可能产生的影响，很多药物实验使用的都是雄性动物。后来的研究发现，一些通过了动物和临床试验并最终推向市场的药物对女性病人的效果不如男性病人好，有的甚至会对女性病人产生不良影响（对男性则没有）。毫不夸张地说，在研究疾病的机理以及评估药物的安全和有效性方面，实验动物虽然目前扮演着难以替代的角色，但这些动物和人之间仍然有着千差万别。

在保证不降低