一个比米粒还小的人工工作大脑，一个装在火柴棍上、大小相当于micro SD卡的“心脏”，以及更多“器官芯片”，都可能帮助医生深入了解人体内部的工作原理。今天，美国国防部高级研究计划局（DARPA）和美国食品药品监督管理局（FDA）宣布了一项名为“用于药物测试的组织芯片”的7000万美元新计划，旨在无需手术刀即可研究人体各种器官的微环境。
各种类型的“芯片实验室”已经被用于研究特定器官或组织如何工作，以及它们如何对可能作为新药的小分子产生反应。但它们的范围往往有限，只能研究某些类型的细胞或流体。这个项目要求科学家们构建10种不同的“器官芯片”，将它们连接起来以模拟真实人体，并设计能够自动控制流体流动和执行分析的软件。
这将是动物实验的一个很好的硅基替代方案，动物实验备受争议，而且并不总是有效——老鼠或大鼠无法模拟人类疾病和障碍的全部范围。根据美国国立卫生研究院的数据，超过30%的人类临床试验失败，因为药物在人体中的效果不如在动物实验中。该系统将能够测试人类对新药的潜在反应，并且能够比现在更早地在开发过程中淘汰有毒的药物。
哈佛大学怀斯生物工程研究所、范德堡大学、康奈尔大学、约翰霍普金斯大学和加州大学伯克利分校等是该新项目的合作伙伴。在范德堡大学，研究人员将致力于研究大脑及其难以逾越的屏障，这些屏障会阻止各种药物进入大脑。其中最棘手的是血脑屏障，它允许大脑正常运作所需的某些化合物通过，但会阻止几乎所有其他物质，包括潜在的有效药物。新“微型大脑”将通过结合人脑切片、一个充满脑脊液的腔室以及血管来研究这些能力，这些组合将像真实大脑一样运作。
“开发一个包含神经元以及血液、大脑和脑脊液之间所有三个屏障的大脑模型，并完全使用人体细胞，这将本身就代表着一项根本性的进步，”该项目负责人、范德堡大学整合生物系统研究与教育学院院长John Wikswo在声明中表示。
在哈佛大学，怀斯研究所的科学家们将在他们之前“器官芯片”研究的基础上，继续研究肺、心脏、肠道等。这个为期五年的项目，包括17项独立资助，于今日启动。
