众所周知，临床试验中新药开发的失败率很高。在大多数情况下，大约90%的药物在动物体内验证后在临床试验中失败。基于细胞和动物模型的临床前药物筛选不是很有效，只有10%的药物通过临床药物筛选。在这10%中，超过一半仍将在第三阶段试验中被淘汰，这是一笔相当大的投资。

如果使用基于器官芯片系统筛选临床前药物，可以提前测试潜在药物的疗效和副作用，以便更好地选择潜在药物进行临床试验，将成功率从10%提高到30%，并大大降低药物开发成本。尽管该系统在现阶段并不完善，但类器官芯片在药物开发方面优于动物和体外细胞培养。

在药物开发过程中，在药物临床前试验中使用各种模型来改进药物开发过程。对于制药公司来说，临床医学的关键是提高测试药物的成功率，以确保人类对疾病有更好的反应。在过去的十年里，人体器官芯片已经成为药物开发最受欢迎的模型之一。这一新兴领域结合了微处理和组织工程，以改进药物发现过程，并在工业化学品、化妆品和食品成分的毒理学方面有应用。

尽管有几项研究表明，药物在芯片上的反应与人体器官的反应相同，但这种测试是有限的，无法捕捉人体器官功能的复杂性，尤其是复杂的信号控制，如内分泌和免疫系统。尽管如此，许多制药公司表示，类器官芯片已经足够先进，足以证明其在药物测试和研究中的应用是合理的。

器官芯片发展时间不长，瑞士Ciba-Geigy的Manz和Widmer等人于1990年首次提出了微全分析系统的概念。自2010年以来，Ciba-Giegy看到了器官芯片、人体芯片和芯片上疾病模型系统相关的研究大幅增加。这项技术及其商业化的主要推动力源于其大幅降低药物开发成本的承诺。此外，美国国防威胁减少局（DTRA）还为Wake Forest的器官系统提供了大量资金支持，这些极大促进了微流体器官芯片的发展。欧洲在这一领域的资助也大幅增加，包括将“body on a chip”纳入欧盟第七个计划，以及2010年德国对柏林工业大学提供GO-Bio的研发资金。

2012年，美国在国家层面对器官芯片技术大力支持，目的是建成包含有十个器官的药物研发系统。美国国家卫生研究院（NIH）、美国国家药监局（FDA）和美国国家促进转化科学中心（NCATS）最初支持了19个项目，并与美国国防高级研究计划局（DARPA）合作，支持两个大型项目，共同发起了“organs-on-chips”挑战，该公司的目标是开发一套模拟人体器官的芯片，用于食品和药物安全测试，投资7500万美元。

美国包括哈佛大学在内的10多所顶尖大学参与了该项目，最终哈佛大学生物工程研究所（Wyss Institute for biological Inspired Engineering）对该项目进行了投资、研究。在接下来的两年里，研究人员开发了基于芯片技术的人体仿真系统。2014年7月，研究团队脱离了Wyss Institution，成立Emulation公司。

美国波士顿Emulate公司从2006年至2018年筹集了超过1亿美元，用于扩展Human Emulation System产品，使新药研发行业的研究人员能够在整个研发过程中使用人体器官芯片。美国FDA和Emulate已经开始合作测试肝芯片。像Mimetas和TissUse这样的顶级供应商现在拥有稳定的销售和营收。

目前，类器官芯片在正成为药物发现的主流方法。生物技术公司和学术机构都对这项技术用于药物开发的潜力感到兴奋。器官芯片模型可以缩短任何新药开发所需的正常人体安全性测试过程，并帮助药物开发人员进行准确的剂量测定，以确定有效和安全的剂量。

类器官芯片还可以在物种差异方面帮助药物开发，例如当罗氏的实验药物在大鼠体内引起肝肿瘤时。Adrian Roth希望利用器官芯片来说明动物和人类之间的差异。来自体外人和大鼠肝脏模型的数据表明，肝肿瘤的机制是啮齿类动物特有的，在人类中不存在。这个例子还表明，小鼠中的一些药物反应可能不会在人类中发生。

随着美国DARPA和NIH在2012年的大力资助，这一领域的工作迅速展开。这项研究的主要目标是改进药物开发过程，减少甚至取代临床前筛选中的动物模型。器官芯片的实际性能大大增加了一种有效药物在临床试验中得到测试并获得FDA批准的机会。此外，这些系统在食品和工业化学品的潜在毒理学中发挥着关键作用，器官芯片必将成为未来FDA的“新宠”。

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