撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

類器官（ Organoid ） 和器官芯片（OoC）是用于構建微型人體組織模型的快速發展的技術。它們能夠模擬復雜的生理功能和病理狀況，為疾病建模、藥物篩選、精準醫療和再生療法提供了更真實的平臺。

《FDA 現代化法案 2.0》的通過降低了藥物試驗中的動物測試要求，標志著在治療性發現中使用類器官和器官芯片等先進體外模型的一個重要里程碑。除了技術和倫理挑戰外，在確保這些模型在藥物開發中的可靠性、科學性和適用性方面，監管問題依然存在。

2025 年 4 月 11 日，香港中文大學Rocky S. Tuan、香港大學醫學院周婕、香港中文大學許建坤、李中等人在 Cell 子刊Med上發表了題為：Organoids and organs-on-chips: Recent advances, applications in drug development, and regulatory challenges 的觀點文章。

該文章探討了類器官和器官芯片的概念、進展、優缺點以及在藥物研發中的應用，還審視了全球監管機構在藥物評估中使用這些模型的政策和行動，旨在指導行業標準的制定并推進監管科學的發展。

一個培養皿中的“迷你心臟”能精準預測藥物毒性，一塊指甲蓋大小的器官芯片可模擬肺癌轉移過程——這并非科幻場景，而是類器官和器官芯片技術正在掀起的醫學革命。美國 FDA、中國 NMPA 等監管機構已開始接受基于這些技術的實驗數據審批新藥。這場顛覆傳統藥物研發模式的變革，究竟將如何重塑人類對抗疾病的未來？

當“人體替身”走進實驗室：類器官 vs 器官芯片

在傳統藥物研發中，傳統的二維細胞培養無法模擬真實器官結構，而動物實驗又存在物種差異大、周期長等問題。類器官和器官芯片技術的出現，為這一困境提供了突破性解決方案：

類器官：干細胞在特定條件下自發形成的 3D 微型器官，保留真實器官的細胞類型、空間結構和功能特性。目前，研究人員已經成功培養出各種類器官，并在模擬病理學過程、藥物篩選、療效預測方面展現了強大的潛力。

器官芯片：集成微流控技術和生物傳感器的“器官模擬器”。例如“心臟芯片”可實時監測藥物對心肌收縮力的影響，靈敏度遠超傳統方法。

二者結合形成的“芯片上的類器官”系統，既能保留類器官的生物復雜性，又具備芯片平臺的可控性，堪稱新一代“人體替身”。

類器官和器官芯片模型的應用

藥物研發的“加速器”：四大顛覆性優勢

1、精準預測藥物毒性

美國 Hesperos 公司開發的“神經肌肉芯片”成功模擬了罕見病患者的自身免疫疾病慢性炎癥性脫髓鞘性多發性神經病的攻擊過程，僅憑芯片數據就推動新藥 TNT005 進入臨床試驗，創下全球首例。

2、個性化醫療新范式

利用患者腫瘤組織培育的類器官，可快速篩選敏感藥物。有研究顯示，結直腸癌類器官預測化療有效性的準確率高達 93%，避免患者盲目試藥。

3、多器官聯動模擬

人體芯片系統可連接心臟、肝臟、腎臟等多個器官芯片，完整再現藥物代謝過程。美國 NIH 資助的“芯片人體”項目已實現 10 個器官聯動，大幅提升毒性預測準確性。

4、替代動物實驗

恒瑞醫藥利用“心臟芯片”篩選出抗心衰新藥 HRS-1893，成為首個不依賴動物實驗數據獲批臨床的國產創新藥。而美國《FDA 現代化法案 2.0》更直接取消了新藥臨床前動物實驗強制要求。

類器官和器官芯片模型有助于新藥的研發過程

全球監管競速：誰將主導新標準？

美國：FDA 建立“替代方法工作組”，取消了新藥臨床前動物實驗強制要求。

歐盟：啟動“器官芯片計劃”，投入 3 億歐元，發布技術驗證路線圖，計劃 2025 年建立器官芯片標準化體系。

中國：NMPA 在基因治療指南中首次明確類器官數據效力，齊魯制藥基于腫瘤芯片數據的 CAR-T 細胞療法獲批臨床。

國際挑戰：目前全球尚未形成統一標準，類器官批次差異、芯片材料吸附藥物等問題仍需突破。

類器官和器官芯片相關的全球監管狀況

未來醫療圖景：從實驗室到臨床的跨越

眼前突破：

類器官移植進入臨床試驗階段，劍橋大學團隊將膽管類器官成功植入肝損傷患者，術后肝功能顯著改善。

器官芯片與 AI 結合，強生公司開發出能自主分析藥物代謝的“智能肝芯片”，檢測效率提升 20 倍。

未來暢想：

2040年或實現“個人健康芯片”——整合個體基因組數據的多器官芯片，提前 10 年預測疾病風險。

太空醫學新場景：國際空間站已搭載首臺“器官芯片”設備，研究微重力下的藥物反應。

從替代動物實驗到定制化治療，類器官與器官芯片正突破生物醫藥的想象邊界。盡管標準化、規模化等挑戰猶存，但這場由“人體替身”引發的技術革命，注定將重塑 21 世紀的醫療版圖。

https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(25)00094-7