極目新聞記者 張靜嫻
一塊小小的透明盒子里，一顆由人類細胞組成的「微型心臟」正在有規律地搏動，旁邊，同樣微小的「大腦」正發出微弱的電信號——這不是科幻電影，而是武漢大學實驗室里正在發生的現實。
「這是『類器官晶元』，也可以說是『晶元上的微縮器官』。」12月20日，武漢大學泰康醫學院（基礎醫學院）生物醫學工程系組織工程與器官製造實驗室陳璞教授向極目新聞記者介紹，「它不僅能模擬人體器官的功能，更能讓多個器官在晶元上『互聯互通』，就像在體外重建了一個微縮版的人體系統，能顯著提升藥物安全性和有效性的預測準確性。」
在晶元上「種」出器官
「簡單來說，類器官晶元是生物醫學與工程學交叉的成果。」陳璞教授解釋，「類器官」源於生物學，是利用幹細胞在體外培育出的三維微型器官；而「晶元」則是工程學的概念，指一個集成了微流道、感測器等元素的精密培養載體。它將幹細胞「種」入晶元，在仿生可控的環境中誘導其發育成具有結構和功能的微型器官，並實時監測其生理活動。
和傳統培養皿中的細胞培養相比，類器官晶元有何優勢？「人體的細胞生活在三維、互動的複雜環境中，而傳統二維培養皿無法還原這種真實生理狀態。」陳璞指出，類器官晶元不僅在結構上更接近真實器官，更重要的是，它能實現器官間的互聯互通，模擬它們在人體內的相互作用。
不少人好奇，這些「微型器官」能運用在哪？
「當前藥物研發中，約90%在動物試驗中看似有效的藥物，進入人體臨床試驗後會失敗。」陳璞指出，類器官晶元能夠顯著提升進入臨床試驗的成功率，「它提供了一種高度仿人、可標準化、可規模化的疾病模型和藥物測試平台，能顯著提升藥物安全性和有效性預測的準確性。」
不僅如此，經過十餘年的研究，陳璞團隊已經成功構建了「跨胚層共發育類器官晶元系統」。該技術能讓同一團幹細胞在晶元內同時分化多個器官，比如心臟和大腦，且器官間保持生物連接，模擬人體發育過程中的交互作用。
「我們做到了讓一個系統里同時長出心和腦，它們互相促進成熟。」陳璞表示。這種多器官聯動模型為研究器官間協作、疾病機制、尤其是藥物對多器官的影響提供了前所未有的平台。
未來能進行精準醫療
從腫瘤精準用藥到神經疾病治療，類器官晶元正展現出廣闊的應用前景。陳璞展望，最快落地的可能是「腫瘤類器官晶元」。通過提取患者腫瘤細胞在晶元上培育「替身」，進行藥物敏感性測試，能為患者篩選最有效的治療方案，真正實現個性化精準醫療。
在再生醫學領域，團隊已成功將人造微型肝臟移植到小鼠體內，修復其損傷的肝功能。長遠來看，利用患者自身細胞培育個性化功能器官，有望為器官移植、神經損傷修復等重大臨床需求提供全新的解決方案。目前，陳璞團隊已圍繞類器官晶元技術申請多項國內外專利。
除了疾病治療與新葯研發，陳璞團隊正探索更前沿的交叉領域——類腦智能。他們與人工智慧學院合作，試圖利用培育出的特定腦區類器官作為生物計算單元，結合腦機介面與人工智慧演算法，開發全新的生物計算架構。
「這已經超出了傳統疾病治療的範疇。」陳璞表示，「我們想做中國人自己的前沿探索。」今年全球首個相關商業化產品的誕生，預示著這一方向正從科幻走向現實。
「未來我們將聚焦原始創新，攻克關鍵技術難關，推動科研成果從實驗室走向產業應用，為國家科技發展、人類健康福祉貢獻力量。」陳璞說。
（來源：極目新聞）
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