2025年1月,由东南大学教授、艾玮得生物首席科学家顾忠泽与东南大学教授、艾玮得生物CTO陈早早,以及德国器官芯片专家Uwe Marx、美国哈佛大学Wyss研究所创始主任Donald E. Ingber和美国国立卫生研究院(NIH)国家促进转化科学中心特别行动副主任Danilo A. Tagle等近30位全球权威专家联合撰写的重要综述文章《Biology-Inspired Dynamic Microphysiological System Approaches to Revolutionize Basic Research, Healthcare and Animal Welfare》正式发表。这篇文章全面介绍了器官芯片技术从实验室走向产业化、全球化的战略规划,标志着MPS技术进入规模化应用的新阶段。
文章通过六大板块细致勾勒了MPS前沿技术的全貌,内容涵盖器官芯片模型构建、生理与疾病研究应用、MPS全球沟通渠道建设、监管落实与政策支持、中国MPS文献影响力,以及进一步探索与建议等方面。开篇部分,文章区分了静态与动态MPS,提出“动态仿生微环境”技术的可行性,并强调通过整合3D生物打印、类器官培养与人工智能驱动的流体控制系统,实现对人体器官发育、衰老和病理进程的高精度模拟。
在生理与疾病研究应用板块,研究团队发现已有66种不同的疾病类型利用动态MPS技术进行了深入探索,这些研究成果发表在2,181篇评审期刊中。动态MPS工具已被广泛应用于心血管、肝脏、胰腺、胆道、肌肉骨骼、神经、呼吸、肾脏和皮肤等领域的药物发现,展现了MPS在个性化药物筛选、复杂病理机制解析及药物研发中的突破性应用价值。
关于MPS全球沟通渠道的建设,由NCATS牵头,在全球范围内筛选MPS领域的权威专家,并建立了MPS世界大会和国际iMPSS学会,为来自北美、欧洲、亚洲及其他地区的学术界、供应商、用户行业和监管机构提供高效的交流平台。目前,iMPSS亚太地区分会已经成立,由日本崇城大学教授Seiichl Shida担任主席,东南大学教授、艾玮得生物首席科学家顾忠泽担任共同主席,旨在推动亚洲地区MPS技术的发展,并为年轻科学家和技术人员创造可持续的沟通平台与研究经验分享的机会。
在标准化工作与监管政策认可方面,2019年MPS研讨会指出,“监管接受困境”是指目前MPS检测方法在药物审批过程中未获得资格认证和验证的主要挑战。文章列出了现有标准化推进工作的成果以及与行业用户在应用MPS技术上取得的成效,并提出解决当前监管困境的主要方法,包括共同资助或支持基于MPS的检测资格认证,以及在监管机构的指导下推动相应的资格认证中心的发展。
关于中国MPS文献的影响力,近年来,中国在科研产出和高影响力研究方面已经追赶上美国。研究团队以器官芯片为关键词,比较了CNKI与PubMed数据库中的文献,结果表明CNKI数据库中的器官芯片相关文献可能蕴含了全球MPS社区未能获取的重要科研成果。因此,作者呼吁建立“MPS全球协作网络”,制定跨国开源数据库,将高质量的中文MPS技术相关文章和数据共享给全球学者,反之亦然,以便让所有对MPS技术感兴趣的科学家能够用他们的母语了解全球MPS领域的发展。
在文章的展望部分,MPS技术被认为有潜力革新基础研究、医疗保健和动物福利。未来的发展建议分三个阶段:1)未来5年,聚焦提升MPS技术中的生物复杂性,改进现有功能并添加新功能,推进器官芯片设计;2)未来5至10年,将重点放在复杂人类疾病建模、AI辅助读数、检测方法的资格认证及基于计算机模拟、机器学习创建数字MPS孪生;3)未来十年以上,目标是结合合成生物学,开发个性化MPS集成传感技术,以及结合AI与MPS技术的解决方案。利用MPS进行早期产品开发,如前置毒性测试等,将为MPS应用的进一步拓展带来机会。
最后,文章强调,生物学、AI和数字MPS混合模型有助于更真实地模拟人类(病理)生理,为基础研究、药物开发和精准医疗提供先进工具。这将使动态MPS系统变得触手可及,不受传统生物实验局限,具备构建新架构(如供体功能单元的人工组合和脑机接口)的能力。动态MPS技术致力于精确模拟肝脏分泌胰岛素、感知张力的肌肉细胞等人体功能,这些技术创新不仅在未来生命科学领域开辟了新的研究机会,还有助于满足学术界的探索需求,保证金年会金字招牌诚信至上的品牌理念得以持续发展。