Organ chips, organoids and the animal testing conundrum.

文献信息

DOI	10.1038/s41578-021-00313-z
PMID	33936776
期刊	Nature reviews. Materials
影响因子	86.2
JCR 分区	Q1
发表年份	2021
被引次数	22
关键词	生物材料，医学研究
文献类型	Journal Article
ISSN	2058-8437
页码	372-373
期号	6(5)
作者	Christine Horejs

一句话小结

《自然材料评论》采访了哈佛大学韦斯生物灵感工程研究所的创始主任唐纳德·英伯，探讨了在生物医学研究中动物实验面临的挑战以及人类相关模型的重要性。研究强调了开发更具代表性的人类模型对于提高实验结果的相关性和推动医学进步的必要性。

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生物材料 · 医学研究

摘要

《自然材料评论》采访了哈佛大学韦斯生物灵感工程研究所的创始主任唐纳德·英伯，讨论了动物实验的难题及在人类相关模型在生物医学研究中的重要性。

英文摘要

Nature Reviews Materials speaks to Donald Ingber, Founding Director of the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University, about the animal testing conundrum and the importance of human-relevant models in biomedical research.

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主要研究问题

核心洞察

研究背景和目的

动物模型在生物医学研究中广泛应用，主要用于研究人类疾病及其治疗。然而，这些模型在模拟人类疾病的分子和细胞层面上存在局限性。本研究旨在探讨动物模型的使用现状及其替代方案，尤其是人类相关的体外模型（如器官芯片和类器官）在生物医学研究中的重要性。

主要方法/材料/实验设计

本研究通过访谈形式，探讨了不同的体外模型在生物医学研究中的应用。访谈中提到的关键技术包括器官芯片、类器官及多生理系统。研究设计强调了模型的适用性，认为没有一种体外模型能够替代所有动物模型，需根据研究目的选择合适的模型。

关键结果和发现

动物模型在基因工程和模拟人类疾病表型方面具有优势，但其在分子机制上可能与人类有显著差异。
许多新型体外模型（如器官芯片）在某些方面的表现优于动物模型，尤其是在模拟人类生理和病理反应方面。
体外模型的应用能够帮助研究特定疾病的机制，如肺癌的生长和侵袭。
体外模型在研究疫苗反应和免疫应答方面显示出良好的效果。

主要结论/意义/创新性

研究表明，虽然动物模型在生物医学研究中仍然重要，但新型体外模型（如器官芯片和类器官）提供了更具人类相关性的研究平台。未来的研究应更加重视这些体外模型的应用，以提高研究的相关性和效率。此外，研究者和审稿人需更新观念，认可这些新技术的有效性。

研究局限性和未来方向

当前体外模型在免疫成分和系统性研究方面仍存在不足，未来需加强这些方面的整合。
需要开发更高通量的检测方法和在线传感器，以提高模型的实时功能监测能力。
材料科学方面需要探索更优的生物相容材料，以提高器官芯片的性能和稳定性。
建议在NIH设立专门机构以推动体外模型的研究和应用，培养更多熟悉这些技术的研究人员。

通过这些努力，生物医学研究可以逐步减少对动物模型的依赖，更加专注于人类相关的研究模型，从而推动科学进步。

引用本文的文献

Generation of Skin Organoids: Potential Opportunities and Challenges. - Hui Sun;Yi-Xuan Zhang;Yu-Mei Li - Frontiers in cell and developmental biology (2021)
Deep Learning-Enabled Technologies for Bioimage Analysis. - Fazle Rabbi;Sajjad Rahmani Dabbagh;Pelin Angin;Ali Kemal Yetisen;Savas Tasoglu - Micromachines (2022)
Progress in Vocal Fold Regenerative Biomaterials: An Immunological Perspective. - Patrick T Coburn;Xuan Li;Jianyu Y Li;Yo Kishimoto;Nicole Y K Li-Jessen - Advanced nanobiomed research (2022)
Small tissue chips with big opportunities for space medicine. - Xuan Mu;Weishen He;Victoria Abril Manjarrez Rivera;Raul Armando Duran De Alba;Dava J Newman;Yu Shrike Zhang - Life sciences in space research (2022)
Liver-on-a-chip: Considerations, advances, and beyond. - Zhenxu Yang;Xiaochen Liu;Elise M Cribbin;Alice M Kim;Jiao Jiao Li;Ken-Tye Yong - Biomicrofluidics (2022)
Organoid-based 3D in vitro microphysiological systems as alternatives to animal experimentation for preclinical and clinical research. - Chrianjay Mukhopadhyay;Manash K Paul - Archives of toxicology (2023)
Gelatin methacryloyl and Laponite bioink for 3D bioprinted organotypic tumor modeling. - Natan Roberto de Barros;Alejandro Gomez;Menekse Ermis;Natashya Falcone;Reihaneh Haghniaz;Patric Young;Yaqi Gao;Albert-Fred Aquino;Siyuan Li;Siyi Niu;RunRun Chen;Shuyi Huang;Yangzhi Zhu;Payam Eliahoo;Arthur Sun;Danial Khorsandi;Jinjoo Kim;Jonathan Kelber;Ali Khademhosseini;Han-Jun Kim;Bingbing Li - Biofabrication (2023)
Ethanol Causes Cell Death and Neuronal Differentiation Defect During Initial Neurogenesis of the Neural Retina by Disrupting Calcium Signaling in Human Retinal Organoids. - Yu Gong;Lingling Ge;Qiyou Li;Jing Gong;Min Chen;Hui Gao;Jiahui Kang;Ting Yu;Jiawen Li;Haiwei Xu - Stem cell reviews and reports (2023)
Organ chip research in Europe: players, initiatives, and policies. - Renan Gonçalves Leonel da Silva;Alessandro Blasimme - Frontiers in bioengineering and biotechnology (2023)
A Rapid Prototyping Approach for Multi-Material, Reversibly Sealed Microfluidics. - Michael Halwes;Melanie Stamp;David J Collins - Micromachines (2023)

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主要方法/材料/实验设计 ​

关键结果和发现 ​

主要结论/意义/创新性 ​

研究局限性和未来方向 ​

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