微型器官芯片

BiomimX S.r.l.是一家創(chuàng)新型初創(chuàng)公司，2017年自米蘭理工大學(xué)(Polimi)分拆。uBeat是他們開發(fā)的第一個(gè)微型器官芯片(Organs-on-Chip)平臺(tái)，能夠在體外生成3D人體微組織，并為它們提供生理或病理機(jī)械刺激，類似于天然活性物質(zhì)微環(huán)境。

一、技術(shù)特點(diǎn)

作為*體外藥物篩選工具，uBeat能夠?qū)ξ⑿?D細(xì)胞培養(yǎng)物進(jìn)行受控機(jī)械刺激。uBeat訓(xùn)練細(xì)胞，產(chǎn)生成熟且功能齊全的小型器官，足以測試化合物的毒性/功能。uBeat以的精度模擬了各種器官和病理：

• uHeart是一種開發(fā)在芯片上的人類心臟微型模型。類似心臟跳動(dòng)的機(jī)械訓(xùn)練階段被應(yīng)用于3D培養(yǎng)的人類心臟細(xì)胞。幾天內(nèi)，就可以生成成熟的人體心臟組織，實(shí)現(xiàn)了自發(fā)和同步的跳動(dòng)。uHeart可以關(guān)鍵功能的測量，以了解心臟跳動(dòng)速率、結(jié)構(gòu)毒性和電活動(dòng)的變化。uHeart能夠以劑量依賴的方式對藥物做出反應(yīng)，就像人類心臟一樣，從而成為篩選藥物心臟毒性和抗心律失常藥物效率的理想平臺(tái)。

• uKnee是一個(gè)體外微型化的人骨關(guān)節(jié)炎(OA)芯片模型。健康的軟骨微結(jié)構(gòu)首先由嵌入水凝膠中的人類關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生，在靜態(tài)條件下培養(yǎng)兩周。類似OA病理?xiàng)l件的機(jī)械過載可以應(yīng)用于健康的軟骨微問題。病理刺激在幾天內(nèi)導(dǎo)致OA樣微問題的產(chǎn)生，其表型和基因型與OA臨床證據(jù)相關(guān)。uKnee提供OA關(guān)鍵指標(biāo)的測量，包括合成代謝-分解代謝平衡變化、炎癥的發(fā)生、基質(zhì)降解酶的產(chǎn)生和關(guān)鍵分子途徑的變化。動(dòng)物模型和替代的體外平臺(tái)無法在這種程度上模擬人類病理。因此，uKnee可以用來測試潛在的新的抗OA候選藥物逆轉(zhuǎn)病理的效率，這是第一個(gè)能夠復(fù)制OA疾病的體外平臺(tái)。

二、潛在應(yīng)用

藥物心臟毒性檢測；

藥物對心臟、心臟纖維化和骨關(guān)節(jié)炎軟骨的三維功能模型的療效篩選；

開發(fā)人體器官和病理學(xué)的3D逼真模型，用于機(jī)制研究和新治療靶點(diǎn)的識別；

為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)生成特定于患者的病理模型。

三、優(yōu)勢

生成與天然器官和病理密切相似的器官和病理體外模型；

基于人類的模型（克服影響動(dòng)物模型的物種間變異性）；

小型化：節(jié)省資金（例如，需要更少的細(xì)胞、試劑和藥物）；

節(jié)省時(shí)間（在更短的時(shí)間內(nèi)獲得類似天然的反應(yīng)）。

uBeat機(jī)械訓(xùn)練誘導(dǎo)整個(gè)微組織同步跳動(dòng)®

通過在uBeat Stretch內(nèi)用支持性成纖維細(xì)胞培養(yǎng)心肌細(xì)胞7天，獲得了具有細(xì)長形態(tài)和典型肌鈣橫紋（心臟肌鈣蛋白I染色）的心臟微組織。

uBeat機(jī)械訓(xùn)練誘導(dǎo)整個(gè)微組織同步跳動(dòng)®

通過在uBeat Stretch內(nèi)用支持性成纖維細(xì)胞培養(yǎng)心肌細(xì)胞7天，獲得了具有細(xì)長形態(tài)和典型肌鈣橫紋（心臟肌鈣蛋白I染色）的心臟微組織。

uBeat允許在線監(jiān)測心臟電生理參數(shù)

借助uBeat，可以以非侵入性方式在線監(jiān)測表征培養(yǎng)心臟微組織的電生理參數(shù)的測量。uBeat拉伸與uECG集成，提供了一種的工具來捕捉藥物對心臟電活動(dòng)的影響。®