前沿进展：多器官串联芯片用于结核病疫苗和候选药物的测试

New Multi-Organ-Chip project towards vaccine & drug candidate testing for Tuberculosis

德国TissUse公司获得比尔和梅琳达·盖茨基金会的资助，在HUMIMIC芯片上开发人类临床前肺-肝-淋巴结多个类器官的串联共培养，用于研究感染结核分枝杆菌的结核病疫苗开发和候选药物的测试。这一合作将有助于开发结核病候选疫苗和治疗模式。

TissUse今天宣布，它已经从比尔和梅琳达·盖茨基金会获得了一个为期3年的项目的资金。联合研究活动的目标是开发一种血管化的微生理系统，将人肺、肝和淋巴结类器官串联起来，用于筛选结核疫苗候选药物和治疗模式。

“我们很高兴在这一项目中与结核疫苗行动（TBVI）作为协调员和国家科学研究中心（CNRS）作为科学伙伴进行合作。”

- Uwe Marx教授，TissUse CSO

该​多器官串联芯片微生理模型将支持多个类器官稳态共培养，并将在数周内对治疗效果进行监测。​新模型旨在展示空气传播感染结核分枝杆菌后，结核分枝杆菌"吞噬受阻"、气-血屏障受损、淋巴结组织活化及肉芽肿形成和维持等疾病特异性表型。该模型将用于测试结核病候选疫苗的筛查。 

“我们很高兴能够借助这一项目为开发结核病新疫苗和未来治疗方法作出贡献，并感谢比尔和梅琳达·盖茨基金会支持我们的愿景并资助这一项目。”

- Reyk Horland博士，TissUse的首席执行官

原文：

Berlin, Germany, November 7th, 2022

TissUse will receive funding from the Bill & Melinda Gates Foundation to develop a human preclinical lung-liver-lymph node co-culture on a HUMIMIC Chip infectable with Mycobacterium tuberculosis. This collaboration will contribute to the development of Tuberculosis vaccine candidates and treatment modalities.

TissUse announced today that it has received funding from the Bill & Melinda Gates Foundation for a 3-year project. The joint research activities have the goal to develop a vascularized microphysiological system interconnecting human lung, liver and lymph node organoids capable of screening Tuberculosis vaccine candidates and treatment modalities.

“We are pleased to collaborate in this project with the TuBerculosis Vaccine Initiative (TBVI) as a coordinator and the Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) as a scientific partner.” – Prof. Dr. Uwe Marx, CSO of TissUse.

The microphysiological model will support tissue homeostasis and will be monitorable for treatment efficacy over weeks. After airborne infection with Mycobacterium Tuberculosis, the new model system aims to show the disease-specific phenotype of “frustrated” phagocytosis, air-blood barrier damage, activated lymph node tissue and granuloma formation and maintenance. The disease model will then be used to test screening of TB vaccine candidates.

“We are excited to be able to contribute with this project to the development of new vaccines and future treatments for Tuberculosis and would like to thank the Bill & Melinda Gates Foundation for supporting our vision and funding this project.” – Dr. Reyk Horland, CEO of TissUse.
 

备注：

在体内，每个器官都保持着自己的独立性，同时通过血液中的细胞和因子，与其他器官保持相互通讯交流。类器官培养技术在保持表型的同时，如何维持多个类器官间的交流通讯一直是该领域的一个挑战。所以，将几种类器官串联在一个共同的培养基的循环中，通过分泌的因子进行通讯和交流，以此模拟多器官之间的交流，可以研究每个器官代谢的产物对其他器官产生的影响，以及环境因子对于多器官的系统性效应，才能真正反应体内多器官之间相互协调共同行使功能的生理系统。

人类系统性疾病的发生过程都是通过破坏两个或多个器官的自我平衡和相互交流。研究疾病和药物治疗就需要复杂的多器官平台作为体外生理模型的工具，以确定新的药物靶点和治疗方法。同时，多器官串联培养应用于药物筛选，才能同时评估药物的有效性和安全性，以及药物的吸收，分布，代谢和排泄（ADME）全过程。

相较于药物筛选所用的小动物模型或者单器官芯片，多器官串联芯片可以将多个类器官整合到通用的培养基环境中，从而支持更复杂、更符合生理学意义的药物筛选，具备更大的临床应用价值。多器官串联培养的发展目标是建立各种不同的器官组合模型，用于药物有效性和安全性评估以及药动学/药效学(PK/PD)测试。

目前看来，虽然从初级的Organ-on-a-chip到更远景的Human-on-a-chip，科学家们还有漫长的道路要走，但是行业内却早已有先驱者将类器官芯片技术推进到Multi-organs-on-a-chip阶段，并且顺利实现了串联培养类器官芯片商业化。这位先驱者就是德国生物技术公司TissUse，TissUse公司在多器官串联芯片领域拥有绝对的领先地位。

2010年，柏林工业大学的科学家团队在德国柏林成立TissUse公司，开发出了全球领先的“多器官芯片”（Multi-Organ-chip，简称MOC）平台，这是一种基于微流控的微观生理学系统（MPS）。MPS能以生物可接受的最小尺度在体外模拟人类生物学。通过控制动态液体的微循环，可在尽量小尺寸的环境中用人体细胞和组织的情况下模拟器官功能，为类器官提供生理营养和氧气供应。基于此技术，MOC平台能够维持和培养微型器官培养物（类器官），长期模拟多个器官各自对应物的生物学功能及其在真实生理环境中的活动。 MOC技术平台提供了一种新方法来预测药物的毒性、药代动力学以及体外疗效，能够减少和替代实验室动物试验，并简化人体临床试验。这项技术是有史以来，第一次使用人的类器官在芯片上完成串联培养，以提供无种源差异的临床前研究数据支持，并预测化学物质及其代谢产物对临床病理模型的可能影响。 目前，TissUse 的MOC平台支持从单一器官到复杂多器官的培养，甚至已经可以做到2个，3个，4个不同类器官的串联共同培养，现已有28套成熟的多类器官串联培养技术方案可供用户选用。TissUse 还开发了10个不同类器官的串联共同培养方案，配合全自动的HUMIMIC AutoLab设备，用于精准医疗和药物筛选的应用场景。