极目新闻记者 张静娴

一块小小的透明盒子里，一颗由人类细胞组成的“微型心脏”正在有规律地搏动，旁边，同样微小的“大脑”正发出微弱的电信号——这不是科幻电影，而是武汉大学实验室里正在发生的现实。

“这是‘类器官芯片’，也可以说是‘芯片上的微缩器官’。”12月20日，武汉大学泰康医学院（基础医学院）生物医学工程系组织工程与器官制造实验室陈璞教授向极目新闻记者介绍，“它不仅能模拟人体器官的功能，更能让多个器官在芯片上‘互联互通’，就像在体外重建了一个微缩版的人体系统，能显著提升药物安全性和有效性的预测准确性。”

在芯片上“种”出器官

“简单来说，类器官芯片是生物医学与工程学交叉的成果。”陈璞教授解释，“类器官”源于生物学，是利用干细胞在体外培育出的三维微型器官；而“芯片”则是工程学的概念，指一个集成了微流道、传感器等元素的精密培养载体。它将干细胞“种”入芯片，在仿生可控的环境中诱导其发育成具有结构和功能的微型器官，并实时监测其生理活动。

和传统培养皿中的细胞培养相比，类器官芯片有何优势？“人体的细胞生活在三维、互动的复杂环境中，而传统二维培养皿无法还原这种真实生理状态。”陈璞指出，类器官芯片不仅在结构上更接近真实器官，更重要的是，它能实现器官间的互联互通，模拟它们在人体内的相互作用。

不少人好奇，这些“微型器官”能运用在哪？

“当前药物研发中，约90%在动物试验中看似有效的药物，进入人体临床试验后会失败。”陈璞指出，类器官芯片能够显著提升进入临床试验的成功率，“它提供了一种高度仿人、可标准化、可规模化的疾病模型和药物测试平台，能显著提升药物安全性和有效性预测的准确性。”

不仅如此，经过十余年的研究，陈璞团队已经成功构建了“跨胚层共发育类器官芯片系统”。该技术能让同一团干细胞在芯片内同时分化多个器官，比如心脏和大脑，且器官间保持生物连接，模拟人体发育过程中的交互作用。

“我们做到了让一个系统里同时长出心和脑，它们互相促进成熟。”陈璞表示。这种多器官联动模型为研究器官间协作、疾病机制、尤其是药物对多器官的影响提供了前所未有的平台。

未来能进行精准医疗

从肿瘤精准用药到神经疾病治疗，类器官芯片正展现出广阔的应用前景。陈璞展望，最快落地的可能是“肿瘤类器官芯片”。通过提取患者肿瘤细胞在芯片上培育“替身”，进行药物敏感性测试，能为患者筛选最有效的治疗方案，真正实现个性化精准医疗。

在再生医学领域，团队已成功将人造微型肝脏移植到小鼠体内，修复其损伤的肝功能。长远来看，利用患者自身细胞培育个性化功能器官，有望为器官移植、神经损伤修复等重大临床需求提供全新的解决方案。目前，陈璞团队已围绕类器官芯片技术申请多项国内外专利。

除了疾病治疗与新药研发，陈璞团队正探索更前沿的交叉领域——类脑智能。他们与人工智能学院合作，试图利用培育出的特定脑区类器官作为生物计算单元，结合脑机接口与人工智能算法，开发全新的生物计算架构。

“这已经超出了传统疾病治疗的范畴。”陈璞表示，“我们想做中国人自己的前沿探索。”今年全球首个相关商业化产品的诞生，预示着这一方向正从科幻走向现实。

“未来我们将聚焦原始创新，攻克关键技术难关，推动科研成果从实验室走向产业应用，为国家科技发展、人类健康福祉贡献力量。”陈璞说。

（来源：极目新闻）