‘芯片人对’ 能取代动物试验

发展的新的处方药物和毒素的解毒剂目前广泛依赖动物测试在早期发展阶段，即不仅耗费时间和金钱，它可以给科学家关于人类将如何应对这种制剂的不准确数据。
但是，如果研究人员可以预测潜在的有害化学品、 病毒或药物对人类的影响，而不是诉诸动物或甚至人类受试者？
为了帮助实现这一目标，团队的科学家和工程师在劳伦斯利弗莫尔国家实验室正在开发”人权-在-一-芯片”的人体，整合生物学和工程相结合的多电极阵列和微流控技术的微型外部复制。
项目，称为回收 （体外基于芯片的人类试验平台），再现了生命不可或缺的四个主要生物系统 ︰ 中枢神经系统 （大脑）、 周围神经系统、 血-脑屏障和心脏。
“这是测试平台，代理其影响是人类，未知的风险敞口为”说 LLNL 工程师戴夫 Soscia，共同领导的”大脑对芯片”装置，用来模拟中枢神经系统的发展。”如果你有一个系统，对工程更密切复制人类的环境，你可以跳过真的冗长的动物测试，这并不一定给我们与人类有关的信息。
回收团队正集中精力对大脑，在那里他们想要了解神经元彼此的交互和对咖啡因、 阿托品 （一种用于治疗中毒和心脏骤停的药物） 和辣椒素、 赋予红辣椒辣，以及真正化学助剂在实验室的法医科学中心的化合物的化学刺激作出反应。
独特的回收平台结合多个大脑类型无障碍这些地区之间同一设备上。要研究大脑，初级神经元是漏斗状或者”播种”到微电极阵列设备，可容纳最多四个大脑区域 （如海马、 丘脑、 基底节和皮质）。细胞生长后，介绍了一种化学物质 （例如阿托品） 和记录从神经元的电活动。
“这个想法是我们可以看看整个网络影响跨不同的大脑区域，”Soscia 说。”它补充说已经在之前的复杂性水平。
初步结果表明，海马和皮层细胞可存活在芯片上几个月虽然他们的反应进行记录和分析，Soscia 说。
筛选出化学物质和毒素，在他们到达体内中枢神经系统之前被通过血-脑屏障，由 LLNL 工程师莫妮卡莫亚率领的团队被转载。该装置采用管和微流控芯片模拟血液流经大脑。莫亚和她的团队正在测试的设备与咖啡因和其他代理商，确保在系统执行和细胞的反应，他们会在人体内。
血脑屏障是大脑的看门人，在大脑中同时保持着潜在的毒素进入血液流动的养料。莫亚说，效果很好，它不幸的是还可以阻止潜在有用疗法对中枢神经系统，”。”有血-脑屏障现实人类实验室模型将有助于研究者研究屏障的通透性，可作为一种体外药物开发模式非常有用。
回收的研究，莫亚说，可能会对创建新的药物来对抗癌症，疫苗或对策生物战剂疗效评价。

实验室科学家希瑟 · 赖特审查而克里斯 Kulp”人类对芯片”装置，左和伊丽莎白惠勒观察。

实验室科学家希瑟 · 赖特领导研究周围神经系统 (PNS)，连接大脑和器官和四肢。三七总皂苷装置具有阵列微电极嵌入在玻璃上，种子主要人类背根神经节 (DRG) 神经元都是。如辣椒素的化学刺激 （来研究疼痛反应） 然后流过微流控帽来刺激这些细胞在平台上的。
微电极记录电气信号从细胞，使研究人员确定如何细胞的反应刺激非侵入性的方法。显微图像可以获得在同一时间，在细胞内离子浓度，钙等的变动进行监测。这个平台是首次证明，长期的文化和化学审讯的主要人力背根神经节神经元微电极阵列上是可能的研究人员提供在目前的技术优势。
“传统上，电生理研究完成修补程序夹紧，在该单元格是穿孔和损坏，”赖特说。”多电极阵列的方式，这样上用于回收，真的让你在多个审判审问细胞，所以我们可以最大限度地我们从中得到的数据。测试罕见原人类细胞时，这一点尤其重要。当你看着暴露于未知的化学制品例如时，细胞的反应可能会不同几周或几个月相比，小时后曝光。这是无创性的评估他们的健康和功能的变化随着时间的推移。
此外，早期的研究正在采取复制在芯片上的心。心肌细胞已经被所示，成功地在电刺激，意图同时测量的电生理和细胞运动响应”打败”。
下一步，根据回收首席研究员伊丽莎白惠勒，集成在一起以创建一个完整的测试平台，人体要学习一些基本的科学问题以外的所有系统。
惠勒说，”最终的目标是充分代表了人类的身体，”。”不仅可以回收提供人力资源相关数据为疫苗与发展对策，它还可以提供有价值的信息，对理解疾病机制。从这些人片上系统获得的知识将有一天用于个性化医学”。
该实验室指导研究与发展 (LDRD) 的程序回收项目提供资金。