了解人体的最佳方式——以及我们摄入的药物——就是研究器官在其细胞旺盛生长、呼吸和繁殖时的状态。但当这些器官存在于真实、活生生的人体内时，你无法真正做到这一点。因此，在过去的几十年里，研究人员一直在制造“器官芯片”——微小的培养皿，其中包含的功能与研究目标器官相似的细胞。而且他们取得了相当不错的成功。但设计一个涉及多个器官（如女性月经周期）的系统，在实验室中复制起来要困难得多。
但是，在本周《Nature Communications》杂志上发表的一篇由美国国立卫生研究院资助的报告中，研究人员找到了一种方法，可以将参与月经周期的每个器官的细胞整合到一个功能齐全的单元中——所有这些都置于一个培养皿上。一旦这项技术完善，它就可以帮助研究人员更好地理解这个系统所涉及的步骤，以及当这些过程出现问题时该怎么做。
“这些相互作用的器官是正常生理学的一部分，”该研究的首席研究员、西北大学费恩伯格医学院妇产科教授特蕾莎·伍德拉夫说。但直到现在，它们一直很难建模。这个新系统使科学家能够以一种更容易的方式研究月经周期。
“器官芯片”背后的理念是在一个可以在实验室中进行操作的芯片上，精确模仿人体器官或器官系统在体内的运作方式。然后，研究人员可以在实验室器官上测试新药的有效性和安全性，然后再将其用于活体人类。实验室器官越接近真实器官，研究人员对药物作用方式的把握就越准确。但例如，避孕药是作为一个整体作用于整个生殖系统——卵巢、输卵管、子宫和宫颈。伍德拉夫和她的同事们知道，为了在实验室研究避孕药的有效性，他们需要创建一个类似的、多器官的生殖系统。
虽然科学家们已经制造出了其他器官芯片（包括大脑、心脏和肺），但没有人创造出一个包含女性生殖所有器官的系统。为此，团队首先从卵巢组织开始，然后一个接一个地逐步整合其他器官细胞，直到他们拥有一个功能齐全的系统，能够模拟在一个28天生殖周期中所涉及的激素和生理过程。
研究人员现在计划研究的不仅是避孕药的有效性，还包括它们与其他器官系统（如心血管系统以及骨密度和骨骼健康）的相互作用和影响。他们可以通过在这个新系统中用少量心肌细胞或骨细胞替换一些细胞，来观察这些组织在激素周期中的表现。
伍德拉夫说，激素周期影响着许多系统。消化道就是一个很好的例子。与生殖周期类似，消化道在激素波动时会动态变化，并对28天的周期产生反应。“炎症性肠病，如克罗恩病，这些是非常顽固的问题，我们对其了解甚少，”伍德拉夫说。研究这个激素周期与消化道的相互作用，可以帮助更好地理解肠道的工作原理，以及激素如何影响患有胃肠道疾病的人的肠道。
伍德拉夫说，未来，研究人员希望创建一个类似的系统来研究男性生殖器官，并延长他们可以研究女性生殖周期的天数，这将有助于他们更好地理解激素对其他系统的影响。“[最初]，28天似乎是一个非常漫长的时间，”伍德拉夫说。“现在我们达到了这个阶段，我们非常渴望将系统推向极限。”
