類器官模型是升級(jí)版的傳統(tǒng)模型嗎

隨著科技的發(fā)展，科技界出現(xiàn)了許多新的名詞、新的概念，而公眾往往不知所言、不知所云、不知所喻。

比如類器官，從字面上理解，類似器官，而非器官。定義的表達(dá)方式有很多，不過核心意思都是在體外培養(yǎng)、能夠自我組裝的微型三維結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與體內(nèi)組織器官的結(jié)構(gòu)高度相似，包含各種細(xì)胞類型，并且能夠進(jìn)行自我更新，模擬體內(nèi)組織器官的部分功能。

根據(jù)定義的核心意思就可以了解其存在意義、應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用價(jià)值、應(yīng)用前景等，特別是在生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域具有重要意義。2021年，類器官被列為“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)。

在類器官出現(xiàn)之前，疾病研究、藥物篩選等主要靠實(shí)驗(yàn)動(dòng)物參與的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來完成。醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型在傳統(tǒng)模型中占據(jù)大部分比重。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型離不了

每個(gè)人一生的健康以及生活質(zhì)量離不開人類替身實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的貢獻(xiàn)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與人類健康息息相關(guān)。

人吃五谷雜糧，總會(huì)有生病的時(shí)候吧？一旦生病就可能需要藥物治療。哪種藥物有效哪種藥物無效，總不能直接拿人試吧？這顯然是不道德、也不符合倫理的，甚至是對人類的犯罪。拿別的動(dòng)物試了的結(jié)果不能說明人也是這個(gè)結(jié)果，眾所周知有種屬的差異。這個(gè)時(shí)候，人類的替身就應(yīng)運(yùn)而生了。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物就是一個(gè)替人類接受實(shí)驗(yàn)的替身。用途最廣的是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物名揚(yáng)天下。

其實(shí)，最好的“人類替身”是我們?nèi)祟愖约骸?/p>

2000多年前，人類對疾病的研究是在人身上做實(shí)驗(yàn)的。生命科學(xué)發(fā)展最快、成果倍出的時(shí)期，都是人體試驗(yàn)最昌盛時(shí)期。但人體實(shí)驗(yàn)付出的是各種各樣的悲慘后果，嚴(yán)重違背了醫(yī)學(xué)、藥學(xué)的良好初衷。隨著人類文化、文明的發(fā)展，人類已經(jīng)意識(shí)到人體實(shí)驗(yàn)的惡果和對人類社會(huì)的挑戰(zhàn)，進(jìn)而全面禁止任何形式的人體實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)過后來的演化論、進(jìn)化論、工業(yè)革命、反應(yīng)停事件、天花疫苗、脊髓灰質(zhì)炎、傳染病被認(rèn)知，科學(xué)家做了大量工作，系統(tǒng)研究用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物替代人在藥效性、安全性等方面能替代保障人類安全。人類轉(zhuǎn)而用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物做替身。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物作為人類自體實(shí)驗(yàn)的替難者，為人類的健康事業(yè)承受著各種實(shí)驗(yàn)帶來的痛苦，絕大部分貢獻(xiàn)出了生命。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是人類的替身，是“舍己為人”的模范，是醫(yī)學(xué)界的明星，是稱量藥物價(jià)值“活的天平”。

生命科學(xué)的研究離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與儀器設(shè)備、所需的信息、試劑共同構(gòu)成生命科學(xué)研究的四個(gè)基本條件。

人類疾病動(dòng)物模型離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。相互對比研究，了解疾病發(fā)生機(jī)理、發(fā)展規(guī)律，尋找疾病診斷、預(yù)防、治療的新途徑。

新藥和疫苗研發(fā)離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。當(dāng)今對付疾病的任何一種新藥或疫苗，在進(jìn)行人體試驗(yàn)前一定要經(jīng)過替身實(shí)驗(yàn)。新藥的研發(fā)必須通過大量的替身實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格的安全性、有效性評(píng)價(jià)，包括急性、亞急性和慢性替身實(shí)驗(yàn)、三致實(shí)驗(yàn)（致癌、致畸、致突變）。除藥品外，許多生物制品如疫苗、血清等生產(chǎn)也離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。很多不宜在人身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)如烈性傳染病、放射病研究、毒性實(shí)驗(yàn)、致癌實(shí)驗(yàn)等都可由實(shí)驗(yàn)動(dòng)物替代完成。所有人類使用的疫苗和藥物，理論上都在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上驗(yàn)證了治療效果和安全性。替身實(shí)驗(yàn)結(jié)果決定了是否允許制藥企業(yè)開展人體臨床試驗(yàn)。動(dòng)物試驗(yàn)不僅要說清楚這種藥物是否有治療效果，還要系統(tǒng)揭示藥物的急性毒性、長期服用毒性、對生殖系統(tǒng)影響、是否會(huì)成癮等安全性問題。因此，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被譽(yù)為稱量藥物價(jià)值“活的天平”。而且通過相同病原在不同動(dòng)物的比較研究，有助于全面準(zhǔn)確地了解人體疾病及各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。

農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。農(nóng)藥、化肥的安全性評(píng)價(jià)，特別是動(dòng)物疫苗的制備、鑒定等都離不開有替身資格“上崗證”的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

食品與化工離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。各種食品、保健品、化妝品等的安全性評(píng)價(jià)都是在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上進(jìn)行，證明對人體確實(shí)無急、慢性毒副作用，無致癌、致畸、致突變作用后，才能生產(chǎn)和供應(yīng)市場。

軍事與國防離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。軍事醫(yī)學(xué)的許多實(shí)驗(yàn)如核輻射、沖擊波、爆炸傷、彈道傷、各種生化武器的損傷等，都是利用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物作為人類的替身來完成研究。在航天活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物先于人類被送入太空替人冒險(xiǎn)，研究高溫、高壓、失重、宇宙射線等對人體生理狀態(tài)的影響。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究、檢測評(píng)估研究、感染機(jī)制研究、疫苗評(píng)價(jià)研究、疫苗評(píng)價(jià)研究、資源平臺(tái)研究，都離不開實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為疫苗研發(fā)、藥物篩選、抗體研制等提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

和諧的自然界。人與自然的關(guān)系密不可分，動(dòng)物作為自然界的成員，與人類共同享有一個(gè)地球，相互依存、相互影響，人與動(dòng)物兩者之間的關(guān)系不言而喻。

替身實(shí)驗(yàn)是醫(yī)學(xué)研究的基本手段之一。醫(yī)學(xué)每一次重大進(jìn)展與進(jìn)步，許多醫(yī)學(xué)新知的獲取、醫(yī)療新方法的應(yīng)用幾乎都與替身實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)。

然而任何動(dòng)物都存在基本的生存權(quán)利，解決替身實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一系列社會(huì)問題的方式是提倡涉及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的倫理和福利。

國際上在使用動(dòng)物方面，總的原則是“尊重生命，科學(xué)、合理、仁道地使用動(dòng)物”，遵循“3R”原則即替換（Replacement）、減少（Reduction）和優(yōu)化（Refinement）?！?R”原則是總原則的具體體現(xiàn)。

動(dòng)物福利是人類文明的標(biāo)志，是建立和諧社會(huì)的需要。人必須尊重和珍惜生命，必須善待動(dòng)物，重視人與所有生命的關(guān)系，人類社會(huì)才會(huì)變得文明起來。

科學(xué)是雙刃劍?？茖W(xué)好比社會(huì)進(jìn)步的動(dòng)力裝置發(fā)動(dòng)機(jī)，倫理好比社會(huì)進(jìn)步的方向盤和制動(dòng)裝置剎車閘。當(dāng)科學(xué)和倫理有機(jī)地統(tǒng)一時(shí)才有可能真正地實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。

類器官模型是升級(jí)版的傳統(tǒng)模型嗎？類器官模型能否取代傳統(tǒng)模型？

不是，不能。

雖然傳統(tǒng)的研究模型已被廣泛應(yīng)用，但難以準(zhǔn)確反映組織、器官在機(jī)體中的生理現(xiàn)象。類器官是來源于干細(xì)胞或器官祖細(xì)胞的三維細(xì)胞聚集體，可分化和自組織形成具有人體相應(yīng)器官的部分特定功能和結(jié)構(gòu)。

與傳統(tǒng)模型相比，類器官具有以下特性：

1、自組裝形成3D結(jié)構(gòu)，在外源信號(hào)的調(diào)節(jié)作用下，多向分化并自我構(gòu)建成類似其來源的組織或者器官，模擬體內(nèi)器官的發(fā)育過程。

2、具備器官的部分特定功能，如肺的呼吸功能等。

3、來源廣泛，可大量擴(kuò)增并保持基因組的穩(wěn)定性，可基因編輯操作和高通量篩選。

不同來源的類器官具有不同的特性及用途。

類器官最顯著的優(yōu)勢是人源性、近生理性。用于傳染性疾病的研究，特別是針對僅感染人類或者特定細(xì)胞類型的病原體；用于宿主-病原生物體相互作用的研究；用于藥物毒性預(yù)測、新藥篩選、個(gè)性化治療的研究；人源性類器官為藥物毒性預(yù)測提供更精確的手段。

類器官能夠同基因組織擴(kuò)增從而用于自體移植，為器官替代策略提供可再生資源。類器官移植為再生醫(yī)學(xué)的研究提供了新的希望。

類器官芯片是將器官芯片和類器官技術(shù)相整合形成器官生理微系統(tǒng)，使兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，既能模擬器官的發(fā)育過程、生理狀態(tài)和功能，又能彌補(bǔ)類器官培養(yǎng)中分子信號(hào)無法精準(zhǔn)調(diào)控的缺陷。

類器官芯片拓展了類器官技術(shù)在基礎(chǔ)生物學(xué)研究、藥物毒性測試和臨床前試驗(yàn)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，為孕育出人體器官仿生芯片等高精尖的技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

總之，類器官技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在生物學(xué)基礎(chǔ)研究、構(gòu)建疾病模型、腫瘤研究、組織再生修復(fù)、基因治療以及藥物毒性檢測、藥效評(píng)價(jià)和新藥篩選等方面。

目前，類器官技術(shù)成熟度有限，仍舊存在一定的局限性。培養(yǎng)的類器官絕大部分只是組織，只能形成類似于胎兒的組織而非成人組織，不能完全代表體內(nèi)的器官，并且缺乏體內(nèi)重要的生理過程以及血管、淋巴管和神經(jīng)功能，也沒有免疫細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞等微環(huán)境，仍無法完全復(fù)制人體器官，只能稱為簡單的器官模型。

在醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化的過程中，類器官的生產(chǎn)需要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，還有在再生醫(yī)學(xué)、胚胎發(fā)育中的相關(guān)研究勢必會(huì)涉及諸多倫理問題，因此相關(guān)培養(yǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化準(zhǔn)則、法律法規(guī)亟待建立與完善。

類器官模型是人體組織實(shí)驗(yàn)研究的最新技術(shù)，然而與傳統(tǒng)模型相比仍處于摸索階段，其保真性、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、可擴(kuò)展性以及如何精確控制微環(huán)境條件等成為類器官技術(shù)發(fā)展中需要攻克的問題。隨著創(chuàng)新研究的不斷發(fā)展，類器官模型會(huì)逐漸趨于完善或者催生出新的模型和新的研究工具。

根據(jù)類器官模型的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)模型優(yōu)勢互補(bǔ)結(jié)合應(yīng)用而非取代，將為人類生物學(xué)研究開辟新的途徑。

目前，科研中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)尚不可能完全被替代，人類能做到的，具有關(guān)護(hù)動(dòng)物的愛心和意識(shí)，盡力提供動(dòng)物舒適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，熟練掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)，從每個(gè)環(huán)節(jié)上將可能的痛苦減到最低，積極探討替代方法，減少或不用動(dòng)物做意義不大的實(shí)驗(yàn)等，這些應(yīng)該是感謝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物最合適的做法。

但是，有些實(shí)驗(yàn)比如藥品法定檢驗(yàn)的動(dòng)物數(shù)量是不允許減少的。盡量減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用量，盡量用其它實(shí)驗(yàn)材料替代，盡量優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提高效率，不濫殺，不濫用，不虐待，減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物痛苦，保障實(shí)驗(yàn)動(dòng)物五大自由，用科學(xué)進(jìn)步和人類的健康告慰實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逝去的大家族成員的在天之靈。

根據(jù)3R原則和物種保護(hù)原則，需要探索能夠縮小與人體的差異又兼具穩(wěn)定、易操作、可廣泛應(yīng)用的模型替代系統(tǒng)，來研究遺傳多樣性、疾病發(fā)病機(jī)制和預(yù)測藥物反應(yīng)。